二氧化氮是溶于水的，溶于水后会生成硝酸和一氧化氮，方程式为：4NO2+O2+2H2O=4HNO3，二氧化氮在室温下为有刺激性气味的红棕色顺磁性气体。

二氧化氮吸入后对肺组织具有强烈的刺激性和腐蚀性，作为氮氧化物之一的二氧化氮，是工业合成硝酸的中间产物，也是一种主要的大气污染物。