Trong khói thuốc lá có khoảng 70 chất có tính chất gây ung thư, ví dụ như hợp chất thơm có vòng đóng, Benzopyrene hay các Nitrosamine. Các hoá chất này tác động lên tế bào bề mặt của đường hô hấp gây nên tình trạng viêm mạn tính, phá huỷ tổ chức, biến đổi tế bào dẫn đến dị sản, loạn sản rồi ác tính hoá. Người trực tiếp hút thuốc có nguy cơ bị ung thư lưỡi, tuyến nước bọt, thực quản, thanh quản, phổi, tim mạch... và người hút thuốc thụ động tức là người hít phải khói thuốc lá do người khác hút cũng mắc bệnh như người trực tiếp hút.
Hút thuốc là nguyên nhân chính gây ung thư phổi. Trên thế giới tỉ lệ mắc ung thư phổi tăng khá nhanh trong vòng 60 năm qua, tăng hơn nhiều so với các loại ung thư chính khác và tỉ lệ này cho thấy có sự liên quan mật thiết với việc số người hút thuốc tăng lên. Theo thống kê hàng năm có khoảng 1,8 triệu người mắc mới ung thư phổi và 1,6 triệu người tử vong. Tại Việt Nam, mỗi năm có khoảng 22.000 ca mắc mới và 19.500 bệnh nhân tử vong, nhưng số mắc mới chưa có dấu hiệu dừng lại.
Theo cơ chế, khi hít khói thuốc, không khí sẽ vào đường hô hấp trên qua mũi và miệng, nơi không khí được lọc, sưởi ấm và làm ẩm rồi qua khí quản để vào phổi. Khi khói thuốc đi vào qua miệng, người hút thuốc bỏ qua cơ chế bảo vệ thứ nhất là quá trình lọc ở mũi.
Khói thuốc lá có chứa rất nhiều hóa chất độc hại có thể làm tổn thương hệ hô hấp. Những hóa chất này làm phổi bị viêm và dẫn đến tình trạng sản xuất dịch nhầy quá mức. Người hút thuốc thường bài tiết nhiều đờm hơn người không hút và khả năng đưa đờm ra khỏi đường hô hấp kém hơn do hệ thống lông chuyển ở người hút thuốc bị liệt, thậm chí bị phá huỷ. Khói thuốc làm thay đổi cấu trúc các tuyến tiết nhầy và thành phần của chất nhầy. Đôi khi các tuyến tiết nhầy bị tắc làm giảm khả năng bài tiết đờm. Hậu quả là chất nhầy bị nhiễm các chất độc hại, và bị giữ lại nhiều trong tổ chức phổi, cản trở sự lưu thông trao đổi khí.
Hút thuốc gây tăng tính đáp ứng đường thở. Do ảnh hưởng của các chất độc hại trong khói thuốc, đường thở dễ bị co thắt: luồng khí hít vào và thở ra đều bị cản trở, do đó hình thành các tiếng ran rít, ran ngáy và có thể bị khó thở.
Do đó, những người hút thuốc là thường có nguy cơ bị ho, viêm phế quản và các bệnh nhiễm trùng như viêm phổi nặng hơn. Tình trạng viêm cũng có thể sẽ dẫn đến việc lên cơn hen suyễn ở những người đã bị bệnh hen từ trước.
Nicotine có trong thuốc lá sẽ làm tê liệt các lông mao. Thông thường, lông mao sẽ loại bỏ các chất hóa học, bụi bẩn ra ngoài bằng các hoạt động phối hợp nhịp nhàng. Khi lông mao không hoạt động, các chất độc sẽ tích tụ lại, dẫn đến tắc nghẽn phổi và ho.
Cả thuốc lá và các chất hóa học có trong thuốc lá sẽ thay đổi cấu trúc về mặt tế bào của phổi. Lớp niêm mạc đàn hồi bên trong khí quản sẽ bị phá vỡ. Điều này có nghĩa là sẽ có ít vùng bề mặt có thể hoạt động ở trong phổi hơn. Khi các mô phổi bị phá vỡ, chúng sẽ không thể tham gia vào quá trình trao đổi khí oxy – CO2. Thậm chí, có thể dẫn đến tình trạng khí phế thũng, được đặc trưng bởi các cơn khó thở.
Rất nhiều người hút thuốc sẽ bị bệnh khí phế thũng. Lượng thuốc lá bạn hút và các yếu tố về lối sống sẽ ảnh hưởng đến việc phổi bạn bị tổn thương nhiều hay ít. Nếu bạn được chẩn đoán mắc cả bệnh khí phế thũng và viêm phế quản mãn tĩnh có nghĩa là bạn đã mắc phải hội chứng phổi tắc nghẽn mãn tính (COPD).
Những người hút thuốc ở tuổi càng trẻ thì thời gian hút để gây ra bệnh liên quan đến đường hô hấp càng ngắn so với những người bắt đầu hút ở tuổi muộn hơn. 90% trong số 660.000 ca được chẩn đoán ung thư phổi hàng năm trên thế giới là ở người hút thuốc lá.
Nguy cơ bị ung thư phổi của những người hút thuốc cao hơn gấp 10 lần so với những người không hút thuốc. Mức độ tăng nguy cơ khác nhau tuỳ theo loại tế bào ung thư. Ngoài ra, những người hút thuốc còn bị tăng nhiễm virus, tăng nhiễm vi khuẩn thường, tăng lao phổi, tăng các bệnh phổi mạn tính, đặc biệt bệnh phổi tắc nghẽn mạn tính.