Sebbene la presenza di biossido di azoto nell'ambiente abbia attirato notevole attenzione, ha anche importanti applicazioni industriali.
Produzione chimica: l'NO2 è un importante intermedio nella produzione di acido nitrico, una materia prima fondamentale per la produzione di fertilizzanti, esplosivi e molti altri prodotti chimici.
Agente ossidante: utilizzato come agente ossidante nelle reazioni chimiche e nei carburanti per missili[10], l'NO2 viene utilizzato come forte agente ossidante in alcune reazioni chimiche per promuovere o regolare il processo di reazione.
Chimica analitica: le proprietà spettrali dell'NO2 lo rendono adatto come tracciante in chimica analitica per lo studio dei processi chimici atmosferici e il monitoraggio ambientale.