人们最后通过多方调查才弄清，大气中的二氧化硫、水滴（雾）和粉尘的共同作用，才形成了这场浓雾。煤烟中的炭粒是粉尘的主要来源。
二氧化硫、二氧化硅、氧化铝等成分形成雾滴的核心，对空气中的二氧化硫产生催化作用，使其发生氧化反应，生成三氧化硫，这就是对人类健康和生命形成严重威胁的“硫酸雾”。硫酸雾里所含的大量有毒气体和粉尘不但会吸人肺里，黏附在肺细胞上，还会进人人体血液，流遍全身，造成极大的危害。
1952年12月5日，一股强冷空气流入了伦敦地区，冷暖空气交会，使得该地区从傍晚开始出现了浓雾和强降温。由于气温降到0℃以下，市民们纷纷燃煤取暖。到了6日早晨，早起的人们发现，室外能见度极低，汽车在公路上行驶必须开灯。更可怕的是，许多市民感觉到呼吸困难、眼睛刺痛。这种现象一直到晚上也没有缓解，不少人感到窒息，甚至严重到不能躺着睡觉，只能整夜坐着睡觉。一时间，去医院求诊的患者空前暴涨。此后的4天里，伦敦市死亡人数达到4000人。直到12月9日，浓雾逐渐消散，一切才逐步恢复了正常。
然而，此后的2个月内，伦敦又有几千人因为烟雾事件而死于呼吸系统疾病。之后的1956年、1957年和1962年又连续发生了多达12次的严重烟雾事件。