近年来的研究证明，人体内存在微量的一氧化氮（NO），是人体生理活动所必需的，起到第三信使的作用。但大量的NOx则是有害的。NO2的毒性比NO高4～5倍。
①对呼吸道的影响：氮氧化物难溶于水，故对眼睛和上呼吸道的刺激作用较小，而易于侵入呼吸道深部细支气管及肺泡。长期吸入低浓度NOx可引起肺泡表面活性物质的氧化，损害细支气管的纤毛上皮细胞和肺泡细胞，破坏肺泡组织的胶原纤维，并可发生肺气肿样症状。它尚能缓慢地溶于肺泡表面的水分中，形成亚硝酸、硝酸，对肺组织产生强烈的刺激及腐蚀作用，引起肺水肿。严重时，也能引起COPD。NO2的浓度为0.20～0.41mg／m3，即可嗅知；接触1.30～3.80mg／m3的NO2l0min，会使气道阻力略增；接触7.50～9.40mg／m310min，气道阻力明显增加，肺功能降低；
②对血液及其他系统的影响：在肺中形成的亚硝酸盐进入血液后，能与血红蛋白结合生成高铁血红蛋白（即变性血红蛋白），减低了血红蛋白带氧能力，引起组织缺氧。当污染物以NO2为主时，肺的损害比较明显，当污染物以NO为主时，高铁血红蛋白症及中枢神经损害比较明显。对心、肝、。肾以及造血组织等均有影响。慢性毒作用主要表现为神经衰弱症候群。
