键长测定结果表明，硝基化合物中两个氧原子和氮原子之间的距离相等（处于N—O和N=O键之间）。从价键理论的观点来看，氮原子采取sp2杂化，在p轨道上为参与的一对弧电子与两个氧原子的p轨道重叠形成共轭体系。
在硝基化合物中碳原子和氮原子相连接，常用R—NO2或Ar—NO2表示，在亚硝酸酯中碳原子和氧原子相连接。
亚硝酸酯和硝基化合物互为同分异构体两者的化学性质不同医学教育医学教育|网。例如，硝基化合物通常不易水解（某些仍可以水解，如硝基甲烷、六硝基苯），而亚硝酸酯能被水解成醇（或酚）和亚硝酸；硝基化合物可被还原成胺，亚硝酸酯则被还原成醇。
