Od lat prowadzone są badania, poświęcone szkodliwości palenia papierosów. Wynika z nich, że istnieje ścisły związek pomiędzy paleniem, a zachorowalnością na pewne choroby. Wyniki te nie powinny być zaskoczeniem, biorąc pod uwagę, jakie substancje znajdują się w dymie papierosowym. Szkodliwość jest tak samo duża zarówno w przypadku papierosów lekkich, jak i mocnych. Wiele śmiertelnych chorób, w tym nowotwory złośliwe płuc ma związek z paleniem. Szacuje się, że 90-95% nowotworów złośliwych dotyka palaczy, przy czym moment rozwinięcia się choroby zależy od kilku czynników, takich jak wiek, w którym rozpoczęło się palenie, ilość palonych papierosów oraz czas trwania nałogu. Palenie papierosów z filtrem redukuje ryzyko zachorowania o połowę. Czas, jaki upłynie od momentu pojawienia się czynnika rakotwórczego, do momentu wystąpienia pełnych objawów chorobowych może wynosić nawet 15-20 lat. W przypadku zaniechania palenia, po upływie 5 lat ryzyko zachorowania spada o połowę. Szacuje się, że około 20-30% nowotworów dotykających osoby niepalące ma związek z biernym paleniem, które polega na tym, że osoba niepaląca stale przebywa w towarzystwie palacza. Wynika to z tego, że strumień boczny zawiera 5 razy więcej tlenku węgla, 2-3 razy więcej nikotyny oraz 3-4 razy więcej substancji powodujących raka. Smakosze cygar są ponadto dodatkowo silniej narażeni na ryzyko zachorowania na nowotwory jamy ustnej, gardła, krtani oraz przełyku. Schorzenia te dotykają 2-20 razy częściej osoby palące niż niepalące. Nowotwory mogą ponadto zaatakować inne narządy, takie jak pęcherz moczowy, nerki, żołądek, czy trzustka. Ponadto u palaczy wyższe jest ryzyko zachorowania na białaczkę. Wynika to z tego, że składniki dymu tytoniowego rozpuszczają się w płynach tkankowych i w tej postaci osiągają różne narządy. Wiele chorób układu krwionośnego ma związek z paleniem. U palaczy ryzyko wystąpienia zawału serca, tętniaka aorty, nadciśnienia tętniczego, udaru mózgu, schorzeń naczyń mózgowych oraz obwodowych i degeneracji mięśnia sercowego jest większe, niż u osób niepalących. Większa jest też liczba zgonów spowodowanych tymi dolegliwościami. Z paleniem papierosów wiąże się ponadto wzrost zawartości cholesterolu we krwi, a także pojawienie się zmian miażdżycowych. Ryzyko wystąpienia zawału serca jest tak samo duże w przypadku palenia papierosów beznikotynowych, lub niskonikotynowych. Oprócz chorób nowotworowych, układ oddechowy może zostać dotknięty też przez inne typy schorzeń. Należy do nich przewlekła obturacyjna choroba płuc, która dotyka palaczy 20-30 razy częściej niż osoby niepalące. Choroba ta przejawia się porannym odkrztuszaniem, kaszlem oraz zaburzeniami w oddychaniu. Ponadto u palaczy większe jest ryzyko wystąpienia choroby Cohna i osteoporozy. Szczególnie niebezpieczne jest palenie podczas ciąży, ponieważ dym ma zdolność przenikania przez łożysko. Może to spowodować zespół nagłej śmierci noworodka. Palenie może jednak ograniczać rozwój pewnych chorób. Dotyczy to na przykład nowotworu złośliwego błony śluzowej macicy. U kobiet, które palą, ryzyko wystąpienia tej choroby jest o połowę mniejsze, niż u tych, które nie palą. Ma to najprawdopodobniej związek z zaburzeniami hormonalnymi, jakie powoduje palenie. Ponadto kobiety, które palą, rzadziej cierpią z powodu gładko komórkowych mięśniaków macicy i zatrucia ciążowego. Palenie zmniejsza też o połowę ryzyko zachorowania na wrzodziejące zapalenie jelita grubego. W przypadku palaczy chorych na Parkinsona umieralność jest niższa o 20%.
