二氧化氮在標況下是液態。二氧化氮是指高溫下棕紅色有毒氣體。在常溫下二氧化氮與四氧化二氮混合而共存。有毒、有刺激性。溶於濃硝酸中而生成發煙硝酸。能疊合成四氧化二氮。與水作用生成硝酸和一氧化氮。與鹼作用生成硝酸鹽。能與許多有機化合物起激烈反應。二氧化氮在臭氧的形成過程中起着重要作用。人爲產生的二氧化氮主要來自高溫燃燒過程的釋放，比如機動車尾氣、鍋爐廢氣的排放等。
