Do zanieczyszczenia powietrza, które dotknęło brytyjską stolicę, doszło na początku grudnia 1952 r. Okres niezwykle zimnej pogody, w połączeniu z antycyklonem i bezwietrznymi warunkami, doprowadził do tego, że zanieczyszczenia powietrza - głównie pochodzące z wykorzystanie węgla - wytworzyły grubą warstwę smogu nad miastem. Antycyklon to synonim wyżu, cyrkulacja powietrza ma wówczas kierunek odwrotny do kierunku obrotowego Ziemi.
Smog trwał od piątku 5 grudnia do wtorku 9 grudnia 1952 r., po czym szybko zniknął, gdy zmieniła się pogoda.
Rządowe raporty medyczne z następnych tygodni szacowały, że do 8 grudnia 4000 osób zmarło bezpośrednio w wyniku smogu, a kolejne 100 000 zachorowało na skutek wpływu smogu na drogi oddechowe człowieka. Nowsze badania sugerują, że całkowita liczba ofiar śmiertelnych mogła być znacznie większa, są sugestie, że w kolejnych miesiącach mogło umrzeć nawet kolejnych 6000 osób.
Londyn cierpiał już od XIII wieku z powodu złej jakości powietrza, a jego jakość pogorszyła się znacznie w XVII wieku.
Okres niezwykle zimnej pogody poprzedzający Wielki Smog i trwającej podczas niego, skłonił londyńczyków do spalenia znacznie większej ilości węgla niż zwykle, aby się ogrzać. Podczas gdy lepszej jakości węgle „twarde” (takie jak antracyt) były eksportowane w celu spłacenia długów z czasów II wojny światowej, węgiel używany w kraju był gorszej jakości, co zwiększyło ilość dwutlenku siarki w dymie.
W okolicach Londynu pracowały też elektrownie węglowe, w tym Fulham, Battersea, Bankside, Greenwich i Kingston upon Thames, które powiększały zanieczyszczenie.
Do tego dochodziło zanieczyszczenie i dym ze spalin samochodowych, zwłaszcza z lokomotyw parowych i autobusów napędzanych olejem napędowym, które zastąpiły tramwaje elektryczne.
4 grudnia 1952 r. nad bezwietrznym Londynem osiadł antycyklon, powodując inwersję temperatury z zimnym, stojącym powietrzem uwięzionym pod warstwą ciepłego powietrza. Powstała mgła zmieszana z dymem z kominów domowych i przemysłowych, cząstkami stałymi, takimi jak spaliny samochodowe i innymi zanieczyszczeniami, takimi jak dwutlenek siarki. Mgła utworzyła trwały smog, który następnego dnia pokrył stolicę. Obecność smolistych cząstek sadzy nadała smogowi żółto-czarną barwę. Brak silnego wiatru uniemożliwił jego rozprzestrzenianie się i pozwolił na bezprecedensową akumulację zanieczyszczeń.
Chociaż Londyn był przyzwyczajony do mgieł, ta była gęstsza i trwalsza niż jakakolwiek poprzednia mgła. Widoczność została ograniczona do kilku metrów, co utrudniało lub uniemożliwiało jazdę.
Transport publiczny stanął, działało wyłącznie metro. Smog był tak gęsty, że przenikał nawet do wnętrz budynków. Odwołano seanse kinowe, koncerty, imprezy sportowe.
Wychodzenie z domów było praktycznie niemożliwe ze względu na brak widoczności. Nie było jednak paniki, ponieważ Londyn słynął z mgły.
Jednak w następnych tygodniach statystyki zebrane przez służby medyczne wykazały, że mgła zabiła 4000 osób. Większość ofiar miała wcześniej problemy z oddychaniem. Ludzie umierali częściej jeszcze miesiąc po odejściu mgły. Próbowano zrzucać przyczynę zgonów na panującą wówczas grypę, jednak nie było na to dowodów.
Większość zgonów spowodowana była infekcjami dróg oddechowych, niedotlenieniem oraz w wyniku mechanicznego zatykania dróg oddechowych przez ropę powstałą w wyniku infekcji płuc wywołanych smogiem.
Badania opublikowane w 2004 roku sugerują, że liczba ofiar śmiertelnych była znacznie większa niż współczesne szacunki i wynosiła około 12 000 osób.
