在溫度超過21度時，二氧化氮會產生一種令人不舒服的刺鼻氣味，而在高溫下，二氧化氮的顏色呈現棕紅色。二氧化氮是一種有毒氣體，并且具有刺激性。它可以溶于濃硝酸并生成發煙硝酸，同時還能夠通過疊合反應生成四氧化二氮。當二氧化氮與水反應時，會生成硝酸和一氧化氮；而與堿反應則會生成硝酸鹽。此外，二氧化氮還能與許多有機化合物發生激烈的反應。在臭氧的形成過程中，二氧化氮扮演著重要的角色。人類通過高溫燃燒過程產生的二氧化氮主要來自機動車尾氣、鍋爐廢氣等排放。