Nitrojen dioksitin çevredeki varlığı oldukça dikkat çekse de önemli endüstriyel uygulamalara da sahiptir.
Kimyasal Üretim: NO2, gübre, patlayıcı ve diğer birçok kimyasalın üretiminde önemli bir hammadde olan nitrik asit üretiminde önemli bir ara maddedir.
Oksitleyici Ajan: Kimyasal reaksiyonlarda ve roket yakıtlarında oksitleyici ajan olarak kullanılan NO2, bazı kimyasal reaksiyonlarda reaksiyon sürecini desteklemek veya düzenlemek için güçlü bir oksitleyici ajan olarak kullanılır.
Analitik Kimya: NO2'nin spektral özellikleri, onu analitik kimyada atmosferik kimyasal süreçlerin ve çevresel izlemenin incelenmesi için bir izleyici olarak uygun kılar.