二氧化氮的化学式是NO2，在高温下为棕红色有毒气体。常温下，二氧化氮与四氧化二氮（N2O4）混合共存，具有毒性和刺激性。

二氧化氮能溶于浓硝酸中生成发烟硝酸，能叠合成N2O4，能与水作用生成硝酸和一氧化氮、与碱作用生成硝酸盐，还能与许多有机化合物起激烈反应。