N2O在氮氧化物中具有一定的特殊性。

氮氧化物中，除了典型的酸酐N2O3和N2O5之外，NO和NO2實際都是一種自由基，都有順磁性，穩定性都是比較差的，但NO的自由基單電子能在兩個原子之間離域（或者用共振論描述，NO是兩個共振極限式的共振雜化體），NO2的自由基單電子能在三個原子之間離域（或者說NO2是三個共振極限式的共振雜化體），因此比一般的自由基要穩定些，但自由基的不穩定性仍然很明顯，NO接觸空氣就會被氧化為NO2，低溫下（0攝氏度以下）NO2基本都聚合成N2O4（N2O4相當於雙自由基的聚合體，已經沒有單電子），都是自由基不穩定性的一種表現。

升高溫度，有利於自由基的遊離，因此升高溫度有利於N2O4分解為NO2，進一步升高溫度（150攝氏度以上）NO2也會分解成為NO和O2，超過700攝氏度NO2幾乎完全分解為NO和O2，所以，氨氧化制硝酸，氧化爐溫度在800攝氏度以上，出爐氣體中基本不會含有NO2，而主要是NO、N2和O2，出爐氣體冷卻後NO和O2才化合得到NO2。

而N2O則不同，它實際上是N2分子的氧化物，或者說是一種最簡單的“重氮氧化物”，可以寫成兩個共振極限式的雜化體：

N-＝N+＝O ←→ N≡N+—O-（或者N≡N→O）

可見，N2O與疊氮離子N3-是等電子體。

因此，N2O的反應，與有機重氮化合物很相似，由於N2是非常好的離去基團，因此N2O的大部分反應都是放出N2的反應，或者說，N2O還原得到N2，比進一步氧化得到NO、NO2等要容易得多。

例如，N2O有明顯的助燃性，因為在較低的升溫下，N2就很容易離去，N2O就會分解得到N2和O2，而且此分解反應是一個放熱反應，因此木炭等在N2O中就會較為劇烈地燃燒起來。而NO2的氧化性雖然比N2O強，但助燃性卻不如N2O明顯，帶火星的木條在NO2中不易復燃（但在NO2和O2的混合氣體中很容易復燃並劇烈燃燒，例如硝酸銅分解得到的氣體中僅含有體積比1/5的O2，卻能讓帶火星的木條復燃並劇烈燃燒），鎂條等高溫燃燒金屬在NO2中燃燒時助燃現象才比較明顯，主要原因就是使得NO2有明顯分解的溫度較高。

根據分子軌道理論,N2分子的鍵級為3,失去的電子在成鍵軌道上,如果失去一個電子變成正離子,則鍵級減少為2.5 而O2分子的鍵級為2,失去的那個電子在反鍵軌道上,失去後鍵級變為2.5,所以更穩定