오염 물질이 대기나 물 속에서 다른 유해 물질로 변화하는 것을 말한다. 예컨대, 광화학 스모그의 옥시던트(주성분은 오존)는, 자동차 배기가스 중의 일산화탄소, 탄화수소, 일산화질소 등의 광화학 반응에 의해 생성된 것으로 보이며, 2차적 오염 물질의 대표적 예이다. 식품 첨가물로 사용되기도 하는 아초산염은 채소 내에서 질소비료 등에 의해 위산과 반응하거나 2급 식품 성분의 아민류와 반응하여 발암 물질인 니트로소아민류를 2차적으로 생성하기도 하는 것으로 알려져 있다.