Den kovalente forbindelse af \(NO_2\) er nitrogendioxid. Det er en rødbrun gas med en skarp, irriterende lugt. Det er et stort luftforurenende stof og en drivhusgas. Nitrogendioxid produceres ved forbrænding af fossile brændstoffer, såsom i motorer, kraftværker og industrielle kedler. Det produceres også ved oxidation af nitrogenoxid (NO) i atmosfæren. Nitrogendioxid kan forårsage luftvejsproblemer, såsom astma, bronkitis og emfysem. Det kan også bidrage til dannelsen af sur regn.