二氧化氮属于《高毒物品目录》所列出的高毒物质；GBZ2.1规定的接触限值是PC-TWA:10mg/m3、PC-STEL:5mg/m3.
NO2生物活性大，毒性为NO的4~5倍，主要损害肺部终末细支气管和肺泡上皮，急性毒性主要引起肺水肿。NO和NO2同时存在时，毒性增强。
人对NO2嗅阈为0.23~0.25mg/m3；
空气中 NO2浓度为51.25~153.75mg/m3时可引起急性支气管炎或支气管肺炎；
307.50~410.00mg/m3时可引起阻塞性毛细支气管炎;
560.00~940.00mg/m3时可引起中毒性肺水肿和窒息；
≥1460mg/m3，可很快引起死亡。