Plusieurs centaines de composés sont générés par la combustion des matières fossiles (notamment par les moteurs diesels) sous forme gazeuse ou particulaire. Le plus étudié est le benzo(a)pyrène (BaP).
Les HAP sont émis lors de la combustion incomplète à haute température de la matière fossile (charbon, gaz, pétrole) dans un environnement pauvre en oxygène. De fait, le chauffage résidentiel/tertiaire et le trafic routier sont les premiers secteurs d’émissions. Certains process industriels peuvent introduire des HAP dans l’atmosphère : raffineries, cokeries, fonderies, production et utilisation de goudron et d’asphalte, usines d’incinération des déchets, production de caoutchouc et de pneumatiques... Une partie des HAP présents dans l’environnement provient de sources naturelles telles les éruptions volcaniques ou les feux de forêts.