二氧化氮化学性质稳定,常温下易发生聚合反应形成四氧化二氮,温度大于423K时受热分解为氧化氮与氧气,二氧化氮可以与水、碱发生反应生成硝酸与硝酸盐,它还具有强氧化性、助燃性,能与环甲烷、甲醛等物质剧烈反应。