从气象角度看，每年10月后，北京逐渐进入秋冬季节，冷空气活动减弱，近地面层常形成“逆温层”——即冷空气在下方、暖空气在上方，阻碍空气垂直对流，使得污染物难以扩散。同时，此阶段降水较少、风力较弱，静风天气频发，进一步加剧污染物滞留。
人为因素方面，冬季供暖11月至次年3月是重要诱因，燃煤取暖会释放大量PM2.5、二氧化硫等污染物；秋季10月部分区域的秸秆焚烧、工业生产与机动车尾气排放，也为雾霾形成提供“原料”。多重因素叠加下，10月至次年3月成为北京雾霾的集中爆发期，其中12月、1月因气温低、供暖需求大、逆温现象更普遍，雾霾出现频率及浓度往往最高。
在一日之中，北京雾霾浓度最高的时段通常出现在早晨6点至9点与傍晚17点至20点。
早晨时分，地面温度较低，易形成辐射逆温，空气流动性差，夜间累积的污染物法及时扩散，同时早高峰机动车出行量激增，尾气排放进一步推高污染物浓度，导致6-9点成为日间第一个污染峰值。
傍晚时段，随着太阳落山，地面温度下降，逆温层再次形成，加之晚高峰交通流量密集，工业生产、居民生活取暖等活动排放仍在持续，污染物持续累积，使17-20点成为一日中第二个污染高峰。
相比之下，午后12点至15点因太阳辐射增强，近地面温度升高，逆温层被破坏，空气垂直对流加强，污染物扩散条件改善，雾霾浓度通常有所降低。
综上，北京雾霾天气主要集中在10月至次年3月，一日中早晨6-9点与傍晚17-20点为污染最严重的时段，需重点关气象预警与健康防护。