PM2.5中的多个成分具有致癌性或促癌性，如多环芳烃，镉、铬、镍等重金属。实验研究发现PM2.5的有机提取物和无机提取物也都具有致突变和遗传毒性。美国癌症协会主持的一项队列研究，对120万美国成人进行了长达26年(1982-2008年)的跟踪调查，结果发现空气中PM2.5浓度每升高10μm/m3，人群肺癌死亡率将升高15%-27%，且肺癌死亡风险在慢性肺部疾病患者中更高。一项对欧洲11个队列研究的分析结果更为惊人，即PM2.5浓度每升高5μm/m3，人群肺腺癌风险比HR(hazardratio)为1.55。