Среди оксидов азота лишь гемиоксид азота поступает в продажу в любых количествах, хотя и диоксид азота (N₂0₄) применялся как окислитель в ракетных топливах. Некоторые из оксидов в малых количествах можно получить в лаборатории. Оксиды азота образуются при некоторых производственных процессах как промежуточные вещества или отходы. Эти оксиды могут превращаться друг в друга в результате разложения, взаимодействия между собой или с кислородом. Поэтому в атмосфере они редко присутствуют в чистом виде, а образуют смеси, состав которых определяется источником оксидов и местными условиями. 

Гемиоксид азота получают в промышленности термическим разложением нитрата аммония при температуре около 250°С. Газ охлаждают, промывают раствором гидроксида натрия и разбавленной серной кислотой для удаления других оксидов азота и аммиака, затем осушают и закачивают в газовые баллоны, где он сжижается при давлении выше 50 атм при обычной температуре.
Гемиоксид азота выделяется также в больших количествах вместе с другими оксидами азота при окислении циклогексана азотной кислотой в производстве промежуточных продуктов синтеза полиамида.

Низкая токсичность газа обусловила его широкое применение в качестве средства для кратковременной анестезии. Химическая инертность и прекрасная растворимость в воде делают гемиоксид азота подходящим средством для заполнения аэрозольных баллончиков; он нашел широкое применение в работающих под давлением автоматах для продажи взбитых сливок. Его также можно использовать вместо диоксида углерода при приготовлении газированных напитков.

Анестезирующее действие гемиоксида азота проявляется только при концентрациях, превышающих 70 объемных процентов (об. %), хотя для обезболивания можно использовать и несколько более низкие концентрации.

В последнее время усиливаются подозрения на его вмешательство в действие витамина В₁₂ в нервной системе. Этим эффектом объясняют поражения спинного мозга у зубных врачей после многократного воздействия гемиоксида азота в высоких концентрациях.
Баллоны с гемиоксидом азота должны храниться в холодном и по возможности пожаробезопасном месте.

Распространение. Перечисленные выше оксиды азота могут образовываться в различных соотношениях при окислении органических веществ азотной кислотой, при травлении или обработке металлов в кислотных ваннах, при горении или взрыве органических нитросоединений, при связывании азота в высокотемпературном пламени или электрической дуге, а также в двигателях внутреннего сгорания. Такие смеси неопределенного состава часто называют «азотными дымами». Их состав может меняться в зависимости от источника и местных условий. Аналогичные вещества могут выделяться из неорганических нитратов при хранении кукурузного силоса.

Оксиды азота в высоких концентрациях быстро приобретают коричневую окраску в результате окисления кислородом воздуха до диоксида азота. При низких концентрациях реакция протекает значительно медленнее, и в атмосфере промышленных предприятий оксид азота может находиться в заметных количествах. Диоксид азота всегда присутствует вместе со своим димером тетраоксидом азота в соотношениях, которые зависят от температуры. Оксид и диоксид азота могут реагировать друг с другом, образуя триоксид азота. Эти оксиды образуются в значительных количествах при газовой сварке, особенно если пламя охлаждается при контакте с большими массами металла. Они образуются и при дуговой сварке, прежде всего при использовании электродов из металла без покрытий, но УФ-излучение большой интенсивности создает такие концентрации озона, что низшие оксиды окисляются до пентоксида. Последний распадается на диоксид азота и кислород.