二氧化硫是大氣中主要污染物之一，是衡量大氣是否遭到污染的重要標志。世界上有很多城市發生過二氧化硫危害的嚴重事件，使很多人中毒或死亡。我國一些城鎮的大氣中二氧化硫的危害普遍而又嚴重。
       二氧化硫進入呼吸道后，因其易溶于水，故大部分被阻滯在上呼吸道，在濕潤的粘膜上生成具有腐蝕性的亞硫酸、硫酸和硫酸鹽，使刺激作用增強。上呼吸道的平滑肌內因有末梢神經感受器，遇刺激就會產生窄縮反應，使氣管和支氣管的管腔縮小，氣道阻力增加。上呼吸道對二氧化硫的這種阻留作用，在一定程度上可減輕二氧化硫對肺部產生刺激作用。
       二氧化硫可被吸收進入血液，對全身產生毒作用，它能破壞酶的活力，從而明顯地影響碳水化合物及蛋白質的代謝，對肝臟有一定損害。動物實驗證明，二氧化硫慢性中毒后，機體的免疫力受到明顯抑制。
二氧化硫濃度為10-15ppm，呼吸道纖毛運動和粘膜的分泌功能均受到抑制。濃度達20ppm時，引起咳嗽并刺激眼睛。濃度為100ppm時，支氣管和肺部將出現明顯的刺激癥狀，使肺組織受損。濃度達400ppm時可使人產生呼吸困難。
       二氧化硫與飄塵一起被吸入，飄塵氣溶膠微粒可把二氧化硫帶到肺部使毒性增加3-4倍。若飄塵表面吸附金屬微粒，在其催化作用下，使二氧化硫氧化為硫酸霧，其刺激作用比二氧化硫增強約1倍。長期生活在煙氣污染的環境中，由于二氧化硫和飄塵的聯合作用，可促使肺泡壁纖維增生，如果增生范圍波及廣泛，形成肺纖維性變，發展下去可使纖維斷裂形成肺氣腫。二氧化硫可以增強致癌物苯并（a）芘的致癌作用。據動物試驗，在二氧化硫和苯并（a）芘的聯合作用下，動物肺癌的發病率高于單個因子的發病率，在短期內即可誘發肺部扁平細胞癌。因此，二氧化硫具有促癌作用。