Ada bukti terbatas bahwa paparan polusi juga dapat mempengaruhi perkembangan kognitif khusunya ketika terjadi pada anak usia dini. Hal tersebut bisa mengakibatkan stres kronis, mengganggu kinerja kognitif normal, dan mungkin meningkatkan risiko skizofrenia dan demensia.
Polusi udara juga disebut jadi penyebab stres oksidatif yang mengakibatkan peradangan di otak dan tubuh, memiliki efek neurotoksik langsung pada berbagai struktur di otak, dan mengganggu produksi normal kortisol tubuh.
Efek dari polusi udara pada fungsi otak juga dapat dimediasi oleh hubungan yang kompleks antara peradangan, stres oksidatif, dan aktivitas fisik, obesitas, dan kurang tidur.