烟草燃烧后产生的化学物质中，苯丙芘、砷、镉、甲基肼、氨基酚均有致癌作用。流行病学调查表明，吸烟是肺癌的重要致病因素之一，特别是鳞状上皮细胞癌和小细胞神经内分泌癌。吸烟者患肺癌的危险性是不吸烟者的13倍。此外，吸烟与唇癌、舌癌、口腔癌、食道癌、胃癌、结肠癌、胰腺癌、肾癌和子宫颈癌的发生都有一定关系。

烟草中的尼古丁可促使血小板聚集，增加血栓的风险。烟雾中的一氧化碳与血红蛋白结合形成碳氧血红蛋白，影响红细胞的携氧能力，造成组织缺氧，从而诱发冠状动脉痉挛。由于组织缺氧，造成代偿性红细胞增多症，使血粘滞度增高。

吸烟是慢性支气管炎、肺气肿和慢性气道阻塞性疾病的主要诱因之一。实验研究发现，长期吸烟可使支气管粘膜的纤毛受损、变短，影响纤毛的清除功能。此外，粘膜下腺体增生、肥大，粘液分泌增多，成分也有改变，容易阻塞细支气管。吸烟者患慢性气管炎的概率是不吸烟者的2~4倍；吸烟指数在45以上的患者，约有四分之一的人出现慢阻肺。

吸烟可引起胃酸分泌增加，并能抑制胰腺分泌碳酸氢钠，致使十二指肠酸负荷增加，诱发溃疡。同时，烟草中的烟碱可使幽门括约肌张力降低，更易引起胆汁反流，从而削弱胃、十二指肠粘膜的防御功能，造成慢性炎症及溃疡的发生，并使原有溃疡延迟愈合。

烟草中的尼古丁有降低性激素分泌和杀伤精子的作用，使精子数量减少，形态异常和活力下降。同时烟草毒素可阻碍精子和卵子的结合，大大降低了妇女的受孕机会。烟草还会使女性出现月经紊乱、流产、绝经提前等症状。

吸烟可引起烟草性弱视；老年人吸烟可引起黄斑变性；美国一项研究发现，在强烈噪声中吸烟，会造成永久性听力衰退，甚至耳聋。