二次污染是指排入環境中的一次污染物在物理、化學因素或生物的作用下發生變化，或與環境中的其他物質發生反應，所形成的物理、化學性狀與一次污染物不同的新污染物，如臭氧、硫酸鹽、硝酸鹽、有機顆粒物等。通常，二次污染物對環境和人體的危害比一次污染物嚴重。
二次污染的特點是污染物並非直接來自污染源，而是經過轉化形成的，其毒性一般比一次污染物強，而且由於其形成機理較複雜，防治也比較困難。
常見的二次污染有大氣中的光化學煙霧、水體中的甲基汞污染等。光化學煙霧是由於汽車尾氣等一次污染物，在陽光的作用下發生光化學反應，生成臭氧等二次污染物，這些二次污染物與一次污染物混合所形成的煙霧污染現象。甲基汞污染則是由於無機汞在自然水體中轉化為劇毒的甲基汞而引起的水污染。