Os HAPs podem formar-se por decomposição térmica de materiais orgânicos que  contenham carbono e hidrogénio. Os processos de formação baseiam-se  fundamentalmente nos seguintes mecanismos: carbonização, pirólise e/ou combustão  incompleta [2].

As elevadas temperaturas os compostos orgânicos são  parcialmente fragmentados originando moléculas mais pequenas e instáveis  (pirólise). Estes fragmentos, na maior parte das vezes, radicais,  recombinando-se formando moléculas maiores, hidrocarbonetos aromáticos  relativamente estáveis (pirossíntese). No entanto, as moléculas complexas de  HAPs não precisam necessariamente de serem partidas em pequenos fragmentos antes  da pirossíntese. Compostos constituídos por vários anéis, podem ser fragmentados  parcialmente, seguidos de uma desidrogenação dos radicais primários. Apesar do  número elevado de HAPs diferentes que se podem formar durante as reacções  primárias, só um número limitado passa para o meio ambiente. Muitos destes  compostos formados nas reacções primárias têm tempos de semi-vida curtos durante  o processo de pirólise, atingindo a estabilidade química nas reacções  subsquentes. As temperaturas mais elevadas os compostos termodinamicamente mais  estáveis formar-se-ão na proporção quantitativa correspondente. Serão  fundamentalmente os HAPs não substituídos [2,22].

Independentemente do  material a ser queimado, verifica-se com surpresa que a uma determinada  temperatura os HAPs formados são semelhantes. Deste modo, o tipo de HAP formado  parece depender mais das condições de combustão, do que do tipo de material.