O dióxido de nitrogênio, NO₂ (salientar: N e O) de massa molar 46,005 g.mol^-1, é uma substância gasosa (T.F. -11,2 ^oC e T.E. 21,1 ^oC) nas condições ambiente. A molécula de dióxido de nitrogênio apresenta geometria angular, com comprimentos de ligação N-O de 119,7 pm e ângulo de ligação O-N-O de 134,0°. A molécula de dióxido de nitrogênio pertence ao grupo de simetria C_2v, apresentando os seguintes elementos de simetria: eixo próprio de rotação, planos de simetria vertical.

O dióxido de nitrogênio é uma substância pouco polar, apresentando momento de dipolo molecular resultante de 0,316 D.

A estas características moleculares associam-se as seguintes propriedades do dióxido de nitrogênio:
1) O átomo de nitrogênio, bastante eletronegativo, com estado de oxidação (+4) trona esse gás extremamente reativo;
2) Outra característica dessa molécula é a existência de um elétron desemparelhado em sua estrutura, outro fator predominante para sua reatividade.
O dióxido de nitrogênio é obtido pela oxidação do monóxido de nitrogênio, Eq. 1. Este primeiramente pode ser produzido pela reação de ácido nítrico (HNO3) com (Cu), Eq. 2:

O dióxido de nitrogênio produz ao ser humano uma agradável sensação ao ser inalado. Cientistas ficaram intrigados com tal sensação que, em situação de dor, fazia com que a mesma desaparecesse por completo. Experimentos em animais comprovaram que o NO2 funcionava perfeitamente como meio de anestesia, porém a Associação Médica de Londres não permitiu experiências em seres humanos.

Esse gás tem grande importância na química atmosférica:
1) É um dos responsáveis da acidificação da chuva, Eq. 3;

2) Ele é um dos responsáveis pela ocorrência do smog fotoquímico.

O dióxido de nitrogênio é um dos componentes intermediários da síntese do ácido nítrico e pode ser obtido nas reações de combustão dos motores a explosão, na queima de querosene e como produto da reação de óxido nítrico com gás oxigênio.
No laboratório, o dióxido de nitrogênio é preparado principalmente pela decomposição do pentóxido de nitrogênio (eq. 1), pela decomposição de nitratos metálicos (eq. 2) e pela redução de ácido nítrico por metais como o cobre.