烟草燃烧时释放的烟雾中含有3800多种已知的化学物质，绝大部分对人体有害，其中包括一氧化碳、尼古丁等生物碱、胺类、腈类、醉类、酚类、烷烃、醛类、氮氧化物，多环芳烃、杂环族化合物、羟基化合物、重金属元素、有机农药等，范围很广，它们有多种生物学作用，对人体造成各种危害。
尼古丁又称烟碱，是一种无色透明的油状挥发性液体，具有刺激的烟臭味。
尼古丁是主要的成瘾源。吸入纸烟烟雾中的尼古丁只需7.5秒就可以到达大脑，使吸烟者感到一种轻柔愉快的感觉，它可使中枢神经系统先兴奋后抑制。尼古丁在血浆中的半衰期为30分钟，当尼古丁低于稳定水平时，吸烟者会感到烦躁、不适、恶心、头痛并渴望吸一支烟以补充尼古叮。
吸烟时烟雾中的一氧化碳浓度，比工业废气中的最大允许浓度高840倍，丙烯醛浓度比最大允许深度高1500倍。烟雾吸入肺内通过肺泡进入血液，影响血液输送氧气的功能，致使人轻度缺氧。
砷，是人人皆知的毒物，它也是致肺癌的一种毒物，烟中也含有这种物质。在烟焦油中还含有少量的放射性同位素钋、铅和铋。这些对人体都是有害的物质，并且钋会沉积在肺、肾等器官，也有致癌作用。
香烟中的放射性物质，有较强的辐射反应。据估计，对一个每天抽一包香烟的人来说，一年抽烟吸入的放射性物质的辐射量，等于一年拍摄300张X线胸片的辐射量。