传统香烟在燃烧时，烟头中心点温度会达到700度以上，燃烧时的高温会引起大量的化学反应和裂解反应，产生一氧化碳和焦油。烟气中含有7000多种已知的化学物质，超过250种有害物质，70种致癌物质。
尼古丁会使人上瘾或产生依赖性，重复使用尼古丁也会刺激心跳加快、升高血压并降低食欲。大剂量的尼古丁会引起呕吐以及恶心，严重时会引发人的死亡。即便尼古丁在人体中的含量很少，它也会充当香烟中各种致癌物的帮凶，为癌症的发病打开“方便之门”。吸烟者对卷烟（28％）的依赖程度比饮酒者对酒精（5.2％）、吸毒者对大麻（8.2％）或可卡因（11.6％）的依赖程度更强。
烟焦油是指吸烟者使用的烟嘴内积存的一层棕色油腻物，俗称烟油。煤焦油中含有致癌物质和促癌物质，焦油黏附在咽、喉、气管，支气管黏膜表面，积存过多、时间过久可诱发细胞异常增生，形成癌症。
亚硝胺是一种常见的高活性间接致癌物，吸入肺部的比率较高，经呼吸道吸入肺部，进入肺泡甚至血液，导致肺癌和心血管疾病。
香烟中的重金属种类较多，危害比较重的有镉（Cd）、铬（Cr）、砷（As）等。它们会刺激人的皮肤、黏膜、消化道，长时间的积累会引起人的慢性中毒，导致肾功能损伤以及破坏人的代谢系统等。
吸烟后会呼出含有大量的有害气体，比如一氧化碳、丙烯醛、氢氰酸、一氧化氮、二氧化氮、丙酮、硫化物、氨、酚、乙醛等。其中危害较大的一氧化碳是一种无色、无味的剧毒气体，高浓度的一氧化碳气体可以麻痹中枢神经，使人因窒息而死。