二氧化氮除自然来源外，主要来自于燃料的燃烧、城市汽车尾气。此外，工业生产过程也可产生一些二氧化氮。据估计，全世界人为污染每年排出的氮氧化物大约为5300万吨。

另外闪电也可以产生NO2，在闪电时由于空气中电场极强，空气中的一些物质的分子被撕裂而导电，雷电电流通过时产生大量的热，使已经呈游离状态的空气成分N2、O2结合。

N₂+O₂==放电或高温==2NO，NO进一步与空气中O₂反应，生成NO₂ 2NO+O₂===2NO₂，NO₂与云结合成HNO₃，3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO，与雨水一起落下，进入土壤中，溶解一些岩石中的矿物质成为硝酸盐，变成天然氮肥。