二氧化氮的化学式为NO2，在21.1℃温度时为棕红色刺鼻气体。常温下化学性质较稳定。
二氧化氮的化学式为NO2，黄褐色液体或棕红色气体，其固体呈无色，有刺激性气味。
当温度高于150℃时开始分解，到650℃时完全分解为一氧化氮和氧气。与水反应生成硝酸和一氧化氮；与浓硫酸反应生成亚硝基硫酸，与碱反应生成等摩尔硝酸盐和亚硝酸盐。二氧化氮在气相状态下有叠合作用，生成四氧化二氮，它总是与四氧化二氮在一起呈平衡状态存在。
二氧化氮溶于水并与水反应生成硝酸或硝酸和一氧化氮。但二氧化氮溶于水后并不会完全反应所以会有少量二氧化氮分子存在，为黄色。由于硝酸同时会分解，所以可以看作可逆反应。方程式为：3NO2+H2O=2HNO3+NO；4NO2+2H2O+O2=4HNO3。
二氧化氮中氮元素化合价为+4，有氧化性。二氧化氮可以和氧气一样支持某些金属和非金属的燃烧：2C+2NO2=2CO2+N2。
现象：固体在红棕色气体中继续燃烧，发出耀眼的光芒，气体的红棕色逐渐褪去。
