10月15日以來，全國多省市“秋高氣爽”的好天氣被重度污染取代。華北中南部、黃淮、江淮等地的空氣污染擴散條件再度轉差，從北至南，空氣污染預警不斷。
吉林省氣象臺15日6時13分發布霾黃色預警，提醒市民以及相關部門注意防護。
2015年10月16日，吉林省吉林市，霧霾籠罩城區，能見度降低。 文內圖片均為 CFP 圖
16日14時，北京發布空氣重污染藍色預警，這是進入10月以來，北京第二次啟動空氣重污染預警。
10月14日到17日，天津空氣質量將達到重度污染，經天津市政府批準，天津于15日發布空氣重污染黃色預警。
河北、山東自13日起陷入“霾伏”，河北衡水市及3個縣于15日發布霾橙色預警，邢臺市同日0時至17日24時啟動重污染天氣藍色預警。山東省氣象臺16日9時30分發布霾黃色預警信號，當地媒體稱，由于污染持續到17日夜間才能逐漸消散，這意味著這次霧霾可能成為濟南下半年來持續時間最長、污染最重的一次。
在持續霧霾天氣的影響下，江蘇全境空氣質量也基本“淪陷”，除蘇州、南通、鎮江外，其余10市均處于污染狀態，省會南京于15日遭遇近半年來空氣質量最差的一天。揚州市在此期間首次啟動了空氣重污染藍色預警，中小學生停上體育課。
根據環保部《環境空氣質量指數(AQI)技術規定》分級方法，空氣質量指數（AQI）在200-300之間為重度污染；在301-500之間為嚴重污染，空氣重污染分為4個預警級別，由輕到重順序依次用藍、黃、橙、紅顏色標示，黃色預警即預測未來1天出現嚴重污染或持續3天出現重度污染；藍色預警即預測未來1天出現重度污染。
空氣質量監測數據顯示，15日5時至16日5時，華北中南部、黃淮、江淮東部、江南東北部、東北地區中部等地有輕到中度霾天氣，上述地區PM2.5濃度普遍超過75微克/立方米，出現輕至中度污染，其中河北南部、山東中西部、安徽北部等地超過150微克/立方米，達到重度污染。
2015年10月16日，四川省成都市，受秸稈等生物質集中焚燒影響，城區內出現霧霾天氣。
此次霧霾的影響甚至到達了四川和廣東：截至15日，四川部分城市已經連續污染了4天，自貢、眉山、成都，相繼出現重度污染的情況；廣州市環境監測中心15日上午9時的監測結果顯示，全市36個點位中30個超標，其中公園前、荔灣西村兩個點位AQI超過200，達到了重度污染。
為何近期全國大部分地區空氣質量堪憂？中央氣象臺環境氣象中心高級工程師饒曉琴向媒體介紹，這次霧霾過程的成因主要有兩方面，首先是冷空氣勢力較弱，風力較小，空氣污染物擴散條件差，這樣的靜穩狀態利于霧霾天氣的形成；另外根據衛星監測顯示，華北、黃淮有多處火點分布，這和當地的秸稈焚燒有關，因此加劇了空氣污染，導致污染物濃度上升較快。
預計從17日夜間起，受冷空氣影響，上述地區的霧霾天氣將自北向南逐漸減弱消散。
環保部已要求相關省（市）根據預報情況，密切關注污染形勢，提前做好空氣重污染應對準備工作，必要時及時啟動應急預案，采取減排限行措施，盡最大可能減輕空氣重污染的危害和影響。
環保部公布的空氣質量數據顯示，10月15日，全國城市空氣質量排名后10位的為：濱州、保定、自貢、濟寧、菏澤、廊坊、濟南、聊城、衡水、德州。