二氧化氮极易溶解于水生成亚硝酸、硝酸，对人的眼睛和呼吸器官有强烈的刺激作用，能引起咳嗽、吐黄痰、呼吸困难，直接肺水肿，以致很快就致人死亡。当空气中二氧化氮浓度达到0.006﹪时，人在短时间内就会产生喉痛、咳嗽和肺痛现象；二氧化氮浓度达到0.01﹪时，人在短时间内即产生强烈咳嗽、呕吐和神经麻痹现象；二氧化氮浓度达到0.025时，很快就会致人死亡。
《煤矿安全规程》中规定，矿井空气中二氧化氮的最高允许浓度为（氧化氮换算成二氧化氮）0.00025﹪。