Durant ou après la pulvérisation, une fraction des produits phytosanitaires appliqués peut se retrouver dans l'atmosphère selon différentes voies :

• Volatilisation : les produits se volatilisent plus ou moins selon leur tension de vapeur. Les produits ayant une tension de vapeur élevée sont interdits en Europe.
• Dérive : les gouttelettes émises par les buses n'ont jamais une taille homogène. Les gouttelettes les plus fines peuvent être emportées à de longues distances par le vent. Des buses "anti-dérive" dont la fraction de goutelettes de petite taille est restreintes sont commercialisées pour lutter contre ce phénomène.
• Erosion éolienne : le vent peut emporter des particules de sol sur lesquelles sont fixées des molécules de pesticide.

Les émissions totales de pesticides peuvent varier énormément. Les facteurs de variation sont liés au produit lui-même, au sol, aux conditions météorologiques, et aux techniques d'application. La dose appliquée par hectare influe peu la concentration dans l'air, contrairement à la quantité totale appliquée dans une région ou un pays.
De manière générale, on remarque que la plupart des pesticides retrouvés dans l'atmosphère sont des herbicides.

Les pesticides peuvent être présents dans l'atmosphère sous 3 formes :

• En phase gazeuse : la présence de pesticide en phase gazeuse est assez difficile à estimer et donc rarement mesurée. On a cependant constaté que les concentrations en pesticide sous forme gazeuze sont très faibles en comparaison avec les autres gaz qui sont généralement pris en compte dans l'estimation de la pollution de l'air.
• Dans les aérosols
• Incorporé à la pluie ou au brouillard : le brouillard étant un phénomène météorologique très local, les pesticides qui y sont présents ont une origine locale. Les concentrations observées dans le brouillard sont généralement plus importantes que dans l'eau de pluie.
  La présence de pesticides dans l'eau de pluie est la plus étudiée. Les pesticides peuvent être transportés sur de longues distances avant de retomber au sol par la pluie. On y retrouve ainsi des substances actives interdites en Europe, mais ayant été appliquées dans des régions parfois très éloignées ou ces produits sont encore autorisés.
  On a constaté des teneurs très variable tant dans l'eau de pluie que dans le brouillard.