Нефтените разливи могат да влошат качеството на въздуха. Елементите в суровия нефт са основно въглеводороди, които съдържат токсични химикали като бензен, толуен и полициклични ароматни въглеводороди. Тези химикали имат неблагоприятно влияние, когато навлязат в човешкото тяло. Те могат да бъдат окислени в атмосферата и да образуват фини частици. Тези частици могат да навлязат в дихателната система и да пренесат токсични химикали. Изгарянето на нефт на повърхността също може да е източник на замърсяване. По време на процеса на изчистване и възстановяване също се генерират замърсители на въздуха, като например азотни оксиди и озон от корабите. По време на нефтения разлив на Deepwater Horizon в Мексиканския залив възникват значителни проблеми с качеството на въздуха по крайбрежието на залива.