本来AQI应该使普通群众更直观地了解空气污染状况，但其定义存在一些问题，妨碍了它起到这一作用。
简单来说，AQI的确定方法是：首先对每种污染物（包括PM2.5，PM10，NO2，SO2，O3，CO）计算一个相应的分指数。分指数不仅与该污染物的浓度有关，还要考虑当地对该污染物的安全允许值。一个重要特征是，分指数的最高值是500。以PM2.5为例，其浓度为75微克/立米时对应的分指数是100，250微克/立米时是300，500微克/立米时分指数达到500，之后无论PM2.5浓度再增加多少，其分指数都不再增加。在计算出6个分指数之后，选其中最高的作为总的空气质量指数AQI，对应的污染物称为主要污染物。
显而易见，因为分指数不可能超过500，那么总的AQI也不可能超过500。这使得在严重污染情况下，AQI不能真实反映污染状况。例如，假设主要污染物是PM2.5，当其浓度达到500微克/立米时，AQI是500；即便其浓度增加到1000微克/立米，AQI还是500。
其次，AQI只选择一个主要污染物的分指数，无法反映所有污染物的总和效应。1月5日，山西临汾的SO2浓度达到了1300微克/立米（对比北京的数值只有几十），但由于其对应的分指数仍不及PM10，当地的AQI仍以PM10的分指数代表，等于忽略了SO2的危害。
另外，计算PM2.5和PM10的分指数时，使用的是24小时平均浓度。因此，当这两种污染物为主要我污染物时，AQI的变化有至少数小时的延迟。换句话说，在PM2.5和PM10急剧升高的时候，AQI并不会立即跟着升高。这种时候，直接看看窗外的天气，更能准确掌握污染的实际状况。
