分子。大π键含有三个电子，其中两个进入成键π轨道，一个进入非键π轨道。NO是一个顺磁性弯曲型的分子，对称点群为C。ONO键角为134.3°（可通过Walsh图来解释），N-O键长119.7pm。二氧化氮分子含有一个未成对电子，因此它的很多反应类似于自由基。比如，它很容易发生二聚，且在有机合成中用作硝化剂，可以从饱和烃中夺取氢（见下面的反应），也可以与不饱和烃或芳香烃发生加成反应。
反应.
主要反应.150 °C时二氧化氮分解放出氧气。该反应是一个吸热反应（