Le NO2 présent dans l'air des villes provient dans sa grande partie de l'oxydation du NO, dont la source principale est l'émission provoquée par les automobiles. D'autre part, le NO2 intervient dans différentes réactions chimiques qui ont lieu dans l'atmosphère, donnant lieu à la production d'ozone troposphérique comme les particules en suspension secondaires de moins de2,5 micromètres (PM2,5), les plus nocives pour la santé. De sorte qu'aujourd'hui pour évaluer les effets du NO2 sur la santé on doit prendre en compte non seulement ses effets directs, mais aussi sa condition de marqueur de la pollution due au trafic et sa position de précurseur d'autres polluants.

Les oxydes d'azote sont en général très réactifs et les inhaler affecte les fonctions respiratoires. Le NO2 touche les zones les plus profondes des poumons, inhibant certaines fonctions de ces derniers, comme la réponse immunologique, produisant une diminution de la résistance aux infections. Les enfants et les asthmatiques sont les plus affectés par des expositions à des concentrations importantes de NO2. Ainsi, l'exposition chronique à de faibles concentrations de NO2 est associée à l'augmentation des maladies respiratoires chroniques, l'affaiblissement prématuré du poumon et la diminution de sa capacité fonctionnelle.

Le dioxyde d'azote (NO2) est un des responsables de la fameuse pluie acide, car il réagit avec la vapeur d'eau produisant de l'acide nitrique. Les effets sur l'agriculture, l'élevage, les forêts, les sols et les eaux sont dévastateurs.