Високата концентрация на азотен диоксид (NO₂) в атмосферния въздух е пряка заплаха за човешкото здраве и човешкия живот. Азотният диоксид е токсичен, червеникаво-кафяв газ с тежка миризма при по-високи концентрации, а при по-ниски концентрации той е без цвят и без мирис. Отравянето с азотен диоксид зависи от продължителността, честотата и интензивността на излагането.
Умерената му разтворимост във вода прави лесно преминаването му през лигавицата и навлизането му в дихателните пътища. Подобно на повечето токсични газове, дозата на вдишване определя степента на токсичност върху дихателните пътища. Продължителното излагане на ниска концентрация на газа може да има смъртоносен ефект, както и краткотрайното излагане на високи концентрации, подобно на отравянето с хлор. Той е един от най-големите замърсители на въздуха, който може да причини разни здравословни проблеми, като коронарна болест на сърцето или инсулт.
Азотният диоксид е дразнител на лигавицата, който, свързан с друг замърсител на въздуха, причинява белодробни заболявания като ОББ (обструктивна белодробна болест), астма, хронична обструктивна белодробна болест(ХОББ), обостряне на ХОББ, а в най-лошия случай и смърт.