1、機動車尾氣：氮氧化物更重要的來源是機動車排放的尾氣。也就是說，當汽車行駛時，內燃機燃燒過程的1600℃高溫和富氧條件生成了氮氧化物。據統計，2008年，中國機動車保有量達到1.699億輛。在北京、上海、廣州等機動車保有量位於前40名的城市中，約50%的氮氧化物汙染來自於機動車尾氣的排放；深圳市機動車排放的氮氧化物佔到了全市排放量的56.4％。而在民用車輛裡，其中大型客車和重型貨車排放的氮氧化物約佔機動車排放氮氧化物總量的70%。

2、採暖燃燒的鍋爐：採暖燃燒的鍋爐也是氮氧化物的一大來源。據統計，在冬季採暖季節，北京大氣中的氮氧化物濃度是夏天的10倍，當然，冬季排放的氮氧化物並沒有比夏天多10倍，但由於夏天大氣氧化性能好，能將氮氧化物快速轉化掉。因此，冬季大氣的氮氧化物汙染問題顯得更嚴重。

3、火力發電：空氣中的氮氧化物，最大的來源是火力發電。據統計，2005年，中國氮氧化物排放總量超過1900萬噸，其中火力發電是最大來源，燃煤電廠排放700萬噸，其次是工業和交通運輸部門，分別貢獻了23％和20％。

4、其它 ：氮氧化物天然排放的NOx,主要來自土壤和海洋中有機物的分解，屬於自然界的氮循環過程。 人為活動排放的NO，大部分來自化石燃料的燃燒過程，如汽車、飛機、內燃機及工業窯爐的燃燒過程；也來自生產、使用硝酸的過程，如氮肥廠、有機中間體廠、有色及黑色金屬冶煉廠等。據80年代初估計，全世界每年由於人類活動向大氣排放的NOx約5300萬噸。NOx對環境的損害作用極大，它既是形成酸雨的主要物質之一，也是形成大氣中光化學煙霧的重要物質和消耗O3的一個重要因子。

在高溫燃燒條件下，NOx主要以NO的形式存在，最初排放的NOx中NO約佔95%。 但是，NO在大氣中極易與空氣中的氧發生反應，生成NO2，故大氣中NOx普遍以NO2的形式存在。空氣中的NO和NO2通過光化學反應，相互轉化而達到平衡。在溫度較大或有雲霧存在時，NO2進一步與水分子作用形成酸雨中的第二重要酸分——硝酸(HNO3）。在有催化劑存在時，如加上合適的氣象條件，N02轉變成硝酸的速度加快。特別是當NO2與SO2同時存在時，可以相互催化，形成硝酸的速度更快。

此外，NOx還可以因飛行器在平流層中排放廢氣，逐漸積累，而使其濃度增大。NOx再與平流層內的O3發生反應生成NO與O2，N0與O進一步反應生成NO2和O2，從而打破O3平衡，使O3濃度降低，導致O3層的耗損。