吸烟是导致冠心病、外周动脉血管硬化和中风的重要原因，戒烟能够减少冠心病重复发作的几率。心血管系统与吸烟有关的疾病，病理原因比较复杂，吸烟能够直接导致冠心病、外周动脉血管硬化和中风的发作。同时，吸烟又是独立的增加心血管系统疾病发作的因素。例如，吸烟本身能够导致动脉粥样硬化，而动脉粥样硬化有能够导致一系列的心血管系统的疾病。吸烟能够导致血小板向血管内壁粘附的倾向，抽取刚吸完2支烟受试者的血液，比不吸烟的人对兔血管粘附强百倍。血栓形成与血液的粘稠度有关，而血栓是导致中风发作的原因，吸烟导致动脉血管的痉挛进而导致缺血与心绞痛发作。
在一些情况下，心律失常可以加重心肌梗塞的症状，而吸烟能够降低心室纤颤的阀值，心室纤颤进一步产生致命的心肌梗塞。吸烟通过增加外周阻力、血压和心率导致心肌对氧气需求的增加，另一方面，血液运输氧气的能力因为一氧化碳血红蛋白、高粘度和动脉的高阻力而受到影响，这两者的不平衡，导致显著粥样硬化狭窄的动脉出现梗死的情况。
基于吸烟导致的心血管系统疾病本身的复杂性，最好从流行病学的实证数据出发来研究戒烟对心血管基本带来的影响。流行病学的研究证实了吸烟导致冠心病。在1983年美国卫生总署的报告中，对此的结论是：“吸烟是导致美国男性和女性患上冠心病的主要原因，并且应当将吸烟作为目前已知的可以调整的重要因素”。
许多流行病学研究都一致的发现，戒烟能够显著性的降低冠心病的发病与死亡率。其中一个研究结果显示，吸烟者冠心病发病率范围为11.7-23.4%，从未吸烟的为5.3%，戒烟者为11.0%。采用动脉造影技术研究动脉的狭窄情况，对非吸烟者而言，87%的受试者没有出现冠状动脉50%的阻塞情况，而这个数据对吸烟者与戒烟者而言，只有60%的没有出现超过50%的阻塞情况。实验揭示出，动脉硬化与吸烟者终身吸烟的数量呈现出正相关。在一项戒烟对冠心病影响的研究中发现，对吸烟者冠心病的相对风险为2.9，戒烟者为1.1，戒烟12到23个月的相对风险降为2.0，戒烟更长时间风险降至1.1。保持长期的戒烟状态，戒烟者的冠心病的风险逐步接近非吸烟者。在戒烟时间长达16年之后，冠心病的风险与非吸烟者持平。
总之，与持续吸烟者相比，戒烟者冠心病的风险降低。数据支持冠心病的风险在戒烟的最初降低速度较快，到一定时间之后变慢，最终与非吸烟者持平。在世界范围的其他对吸烟与冠心病的类似研究，得出的结论基本一致。戒烟能降低动脉瘤、外周动脉疾病的风险，情况与冠心病类似。
中风是现代健康主要杀手之一。1989年美国卫生总署的报告认为吸烟直接导致中风。结论有许多流行病学研究支撑，不同的研究采用不同的研究设计与方法，最终数据上存在一定的差异，但是流行病学的研究结论是一致的。剔除了其他因素之后，戒烟者比吸烟者中风的风险，无论是局部缺血性出血或者是蛛网膜下腔出血的风险都显著性的降低。戒烟者中风的风险为1.18，而持续吸烟者的风险为1.67。美国癌症预防协会全国范围内的重要疾病的检测与研究项目中，通过大量的数据分析得出结论：“对戒烟人群而言，每天吸烟量在21支以下的，在戒烟持续十一年之后，中风的风险与非吸烟最终持平。”
吸烟对心血管系统带来的直接的影响，直接导致冠心病、心梗与中风的发作；同时，吸烟导致血液粘稠与血管痉挛等，间接导致各种心血管疾病的发作。戒烟立刻改善心血管系统功能，持续戒烟可以将心血管疾病的风险逐渐降低到与非吸烟者一样。