2月20日，受大风天气影响，蒙古国南部和中蒙交界地区起沙，我国北方地区大部出现沙尘天气，多地PM10短时重污染。20日白天至21日白天，西北地区出现大范围沙尘天气，并随气流向东向南传输。21日上午，沙尘经由陕西北部进入河北西北部。下午，沙尘前锋途经北京、天津后抵达河北东北部。
北方地区已有50余个城市因沙尘天气出现PM10短时重度及以上污染。截至21日18时，55个地级及以上城市PM10浓度达到短时重度或严重污染水平，峰值超过3000微克/立方米（内蒙古乌海、巴彦淖尔）。北京市21日下午起PM10浓度快速上升，峰值为943微克/立方米（18时）。
此次沙尘天气成因有两方面。一方面，近期沙源地降水量明显偏少。气候监测数据显示，蒙古国南部和中蒙交界地区降水量相较于常年平均（1991—2020年）偏少50%以上，地表干燥疏松，为沙尘天气提供了充足原料。另一方面，本次冷空气强度较大。气象实况数据显示，西伯利亚冷高压叠加蒙古气旋，北方地区出现8级以上大风，内蒙古中西部和山西北部局部出现11至12级大风。大风卷起沙尘的同时，将沙尘向东南方向传输，形成大范围沙尘天气。
根据预报，沙尘主体将在21日夜间持续向东向南移动，对我国中东部地区的影响预计于22日夜间基本结束。预计21日夜间至22日，沙尘影响范围将向南延伸，覆盖黄淮、江淮一带。新疆东部和南部、内蒙古中西部、青海东北部、甘肃中部、宁夏、汾渭平原、辽宁、京津冀及周边地区、长三角中北部、长江中游城市群等地区受沙尘天气影响，可能出现短时重度及以上污染。
对于北京而言，预计21日夜间PM10将达到重污染水平，22日白天转为优良。21日夜间，受外来沙尘影响，全市大部PM10浓度显著上升。由于风力较强，预计沙尘主体在22日凌晨逐步移出北京市，22日白天空气质量为1-2级优良水平。