卷烟烟气是多种化合物组成的复杂混合物，目前已经鉴定出烟气中的化学成分已达数千种，其中一部分是烟草本身就有的，另外一部分则是烟气中独有的。
烟气粒相物的主要化学成分有脂肪烃、芳香烃、萜类化合物、羰基化合物、酚类化合物、有机酸、氮杂环化合物、亚硝胺、金属元素等。
在主流烟气的气相物中，最主要的有氮、氧、二氧化碳、一氧化碳和氢。这5种气体约占总气相物的90%，占总烟气释放量的85%左右。除此之外，还有一些其它化学成分，主要有挥发性烃类、挥发性酯类、呋喃类、挥发性腈类，另外还包括其他挥发性成分如氨、一氧化氮、二氧化氮、亚硝酸甲酯、硫化氢、氢氰酸、氯甲烷、甲醇、乙醇、丙醇、异丁醇等。