Các sự cố sương khói kiểu này đã được ghi nhận từ thế kỷ 17. Song sương khói xảy ra tại London từ 05 đến 10/12/1952 là trường hợp điển hình và trầm trọng nhất.
Vào mùa Đông, ban đêm, nhiệt độ gần mặt đất thường xuống rất thấp, tạo ra một khối không khí lạnh có mật độ cao nằm sát mặt đất và một khối không khí tương đối ấm hơn ở bên trên, gọi là hiện tượng đảo nhiệt (temperature inversion). Hiện tượng đảo nhiệt hạn chế đáng kể sự di chuyển của lớp không khí gần mặt đất. Vào buổi sáng, Mặt trời thường sưởi ấm dần các lớp không khí và phá vỡ hiện tượng đảo nhiệt cũng như sương tạo thành trong lớp không khí lạnh sát mặt đất. Tất cả các hiện tượng nói trên đều là các hiện tượng tự nhiên thường xảy ra, đặc biệt với các vùng ở vĩ độ cao. Tuy nhiên, sự cố sương khói xảy ra ở London lại do một số nguyên nhân bổ sung sau:
− Sương xuất hiện vào thời điểm này quá dày đặc nên khó tan đi.
− Một lượng lớn khói đốt lò than bị giữ lại trong tầng khí lạnh sát mặt đất.
Trong điều kiện này các hạt sương phát triển chung quanh các hạt khói, tạo nên hiện tượng sương khói kéo dài và ngày càng trầm trọng hơn, do sự tích tụ tiếp khói than theo thời gian. Sau đó, sương khói tan đi nhờ gió cuốn ra Biển Bắc.
SO2 và các hạt lơ lửng có trong khói than tạo nên hiệu ứng synergism và là các tác nhân gây hại chính của sự cố sương khói London. Trong điều kiện cùng tồn tại, SO2 và các hạt lơ lửng thường tạo ra nhiều sản phẩm gây ô nhiễm thứ cấp (chủ yếu là axit sulfuric) gây hại cho hệ hô hấp, khí quản, phổi và có thể cả tim (do gây khó thở). Số tử vong trong sự cố sương khói này lên đến gần năm ngàn người. Về mặt bản chất, hiện tượng sương khói London chính là một ví dụ đặc biệt về mưa axit.
Do tác hại nghiêm trọng của sự cố 1952, chính phủ Anh đã ban hành Luật về chống ô nhiễm không khí (Clean Air Act) vào năm 1956, trong đó nhấn mạnh về việc tạo các khu vực sống không có khói đồng thời cấm sử dụng các loại than đốt sinh khói.