氨酸中的氮原子，在氧气（O）及其他辅助因素包括烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（NADPH）、黄素腺嘌呤二核苷酸（FAD）、黄素单核苷酸（FMN）、原血红素及四氢生物蝶呤（BH）的存在环境下，合成一氧化氮。
分类.一氧化氮合酶是由罗伯·佛契哥特（Robert F. Furchgott）于1980年在进行兔的大动脉实验时所发现。从那时开始，不同种类的一氧化氮合酶被分类成以下的异构体：最先被发现的一氧化氮合酶是在神经组织内，即神经型一氧化氮合酶，故称为NOS1；而内皮型一氧化氮合酶则是第三