在烟草的燃烧过程中，可以产生4000多种已知的化学物质，其中有69种致癌或促癌物质。
烟草的主要有害物质有：
尼古丁：又称烟碱，是高度成瘾性物质，其成瘾性仅次于海洛因。尼古丁可作用于吸烟者的大脑，使吸烟者对烟草产生依赖性，是导致成瘾的主要成分。尼古丁还可引起血管收缩、血压升高、心跳加快，引起冠状动脉痉挛、血管内膜受损，诱发心绞痛和心肌梗死。
烟焦油：俗称“烟油子”，每支烟含烟焦油5~15毫克不等，它可黏附在气管、肺泡的粘膜上，影响其功能，长期可致癌，是引起肺癌和喉癌的主要原因。焦油还是吸烟者牙齿和手指发黄的元凶。最新研究表明，所谓“低焦油含量”的卷烟并不安全，不会因为改吸这类卷烟而降低烟草导致的疾病风险。
其他包括：一氧化碳、多种有毒化合物（如苯丙芘、甲醛、氰化钾、丙烯、醛等）、放射性物质和多种有害金属（镉、汞、铅、砷、镍等）。
二、吸烟导致的主要疾病
全球范围内已有大量流行病学研究证实，吸烟和被动吸烟是导致多种疾病的主要原因，目前已成为全球前8位死因（缺血性心脏病、脑血管疾病、下呼吸道感染、COPD、HIV/AIDS、腹泻、结核、气管/支气管肺癌）中除了HIV/AIDS和腹泻外，其他6种疾病的主要危险因素。
烟草几乎可以损害人体的所有器官，吸烟导致的主要疾病有：
肺癌及多种恶性肿瘤：90%以上的肺癌因吸烟引起，吸烟者肺癌发病率是不吸烟者的18倍。吸烟还可引起口腔癌、喉癌、食管癌、胃癌、胰腺癌、膀胱癌、肾癌、肝癌、白血病以及女性宫颈癌、乳腺癌等。
脑血管病：吸烟可增加脑出血、脑梗塞和蛛网膜下腔出血的危险。我国吸烟者发生中风的风险是不吸烟者的2~3.5倍，男性中风病人中有90%以上是吸烟者。吸烟还会损伤脑细胞，损害记忆力，影响人的思考判断能力，甚至精神紊乱、老年痴呆。
消化系统疾病：吸烟可引起消化性溃疡、胃炎和食管、结肠疾患，尤其会引起消化性溃疡复发。
内分泌疾病：每日吸烟20支，可使糖尿病危险增加1倍。吸烟还可促发甲状腺疾病。
口腔疾病：轻者口腔异味、黄牙，重者可引起唇癌、口腔癌、口腔白斑、白色念珠菌感染等。
眼科疾病：可引起中毒性视神经病变、视觉适应性减退、黄斑变性、白内障等。
吸烟还可引起血液病、骨质疏松等疾病。
严重危害男性性功能：烟草中的有毒物质能够损伤睾丸，降低性激素分泌，损害阴茎的血液循环，引起男性阳痿。烟草中的尼古丁等有害物质还会减少精子的数量，影响精子的质量。它会杀伤精子，对精子的外形、活动力和穿透卵子的能力均有影响，造成男性不育症或胎儿畸形，尼古丁浓度越高，影响越大。
吸烟可使女性容颜早衰、月经紊乱、痛经、雌激素低下、绝经期提前、骨质疏松、尿失禁。孕妇吸烟会严重影响胎儿发育的各个阶段，易引起自发性流产、早产、死产或宫外孕等。妊娠妇女吸烟，其婴儿出生体重平均减少200g。
三、被动吸烟对健康的危害
被动吸烟是指不吸烟者吸入吸烟者呼出的烟雾及卷烟燃烧产生的烟雾，也称为“非自愿吸烟”或吸“二手烟”。
1.被动吸烟不存在“安全暴露”水平
有些人认为，只要吸烟人数少、房间面积足够大，危害可以减至最低，甚至没有危害，也就是说存在“安全暴露”水平。但是科学证据说明，被动吸烟不存在“安全暴露”水平。研究显示：目前的空气净化装置只能除去大的烟尘颗粒，不能清除微小颗粒，更不能清除“二手烟”中的各种有毒气体。一旦香烟烟雾形成，将很难清除，被动吸烟者不可避免地会吸入烟雾。在公共场所或室内设吸烟区，将吸烟者和非吸烟者分开，不能防止“二手烟”危害。美国通风问题权威机构(美国采暖—通风—空调工程师学会)已经做出结论，不能依靠通风技术来控制接触“二手烟雾”的健康风险。因此，将吸烟者和非吸烟者分开、净化空气或装置通风设备等，都不能够消除“二手烟雾”对非吸烟者的危害。吸烟区设立在同一建筑内，暖气、通风、空调系统正常运行，会把“二手烟雾”传送到整个建筑物中的每个角落。
2.“二手烟”同样危害巨大
由于“二手烟雾”包含很多能够迅速刺激和伤害呼吸道内膜的化合物，即便是短暂的接触，也会导致健康人上呼吸道损伤、血液黏稠度增加、血管内膜受损等严重后果。因此，被动吸烟的烟雾同样可引起肺癌、慢阻肺、心血管病、脑血管病以及其他恶性肿瘤等严重疾病，尤其可危害孕妇、婴儿和儿童的健康。
有研究表明：与吸烟者共同生活的女性，患肺癌几率比常人高出6倍；20%~30%的肺癌患者是由被动吸烟引起的。婴幼儿尤其易受被动吸烟的侵害，可引起婴儿猝死综合征、肺功能低下、支气管炎、肺炎和哮喘等。在家中或工作场所的被动吸烟者，发生心脏病的风险增加25%~30%，发生肺部疾病风险增加20%~30%。