Entender la correlación entre PM y O es fundamental para el control complejo de la contaminación del aire. Este estudio analizó de manera integral las características de la contaminación por PM y O, descubrió variaciones espaciotemporales en su correlación e investigó los mecanismos que impulsan su asociación en Dongying, una ciudad petroquímica típica en la región de la Bahía de Bohai en China. Los resultados mostraron que la correlación PM-O en Dongying exhibió variaciones estacionales significativas, patrones espaciales y efectos de umbral de concentración desde 2017 hasta 2023. PM y O mostraron fuertes correlaciones positivas en verano, negativas en invierno y débiles positivas en primavera/otoño, con los vínculos más fuertes en las áreas occidentales. La correlación positiva más fuerte entre PM y O ocurrió en verano cuando PM era de 160 g·m, mientras que la correlación negativa más fuerte se observó en invierno con PM > 75 g·m y O a 20 grados C, HR < 30%, velocidad del viento < 1.73 m/s, O > 125 g·m) y períodos sin brisa marina aumentaron la correlación positiva PM-O. Durante los cuatro episodios de contaminación típicos, la correlación positiva PM-O en verano fue impulsada por aumentos sincrónicos en O y componentes secundarios a través de precursores compartidos. En otoño, la fuerte positividad resultó de las correlaciones entre componentes secundarios y O (r > 0.7) y la dominancia de la formación secundaria en PM. En invierno, la correlación negativa se debió a las emisiones primarias que inhibieron la fotociencia. El análisis de bosque aleatorio mostró que O, HR y T impulsaron la correlación positiva PM-O a través de la fotociencia en verano, mientras que las emisiones primarias de invierno y la titulación de NO causaron la correlación negativa. Este estudio ofrece orientación para el control colaborativo de PM y O en las ciudades petroquímicas de la región de la Bahía.