Il diossido di azoto (noto anche come ipoazotide, specie se in forma dimera, N2O4) è un gas rosso bruno a temperatura ordinaria dall'odore soffocante, irritante, particolarmente umido e caratteristico. È più denso dell'aria, pertanto i suoi vapori tendono a rimanere a livello del suolo.
Il diossido di azoto è un forte irritante delle vie polmonari; già a moderate concentrazioni nell'aria provoca tosse acuta, dolori al torace, convulsioni e insufficienza circolatoria.
Può inoltre provocare danni irreversibili ai polmoni che possono manifestarsi anche molti mesi dopo l'attacco.
Il diossido di azoto è un importante intermedio nella sintesi dell'acido nitrico[2] (processo Ostwald), in cui l'ammoniaca viene ossidata dal carbonio refrigerante prima a monossido e poi a diossido di azoto in presenza di aria. Viene inoltre prodotto puro per preparare miscele gassose standard usate per il controllo dell'inquinamento atmosferico.
È trasportato liquefatto sotto pressione; il liquido commerciale scuro sotto pressione è una miscela in equilibrio di biossido d'azoto e di tetrossido di diazoto incolore.