氮气是一种化学性质不活泼的气体，常温下很难与其他物质发生反应，因此常被用作防腐剂。但在高温、高能量条件下，氮气可以与某些物质发生化学变化，从而制取对人类有用的新物质。氮气的化学性质主要取决于其化学结构。正价氮呈酸性，负价氮呈碱性。由于氮分子中的三键键能很大，只有在高温高压并有催化剂存在的条件下，氮气成分才能与氢气反应生成氨。同时，由于氮分子的化学结构比较稳定，氰根离子CN-和碳化钙CaC2中的C22-与氮分子结构相似。氮分子中存在氮氮叁键，键能很大(941KJ/mol)，以至于加热到3273K时仅有0.1%离解，氮分子是已知双原子分子中最稳定的。氮气是CO的等电子体，在结构和性质上有许多相似之处。不同活性的金属与氮气的反应情况不同。与碱金属在常温下直接化合；与碱土金属—般需要在髙温下化合；与其他族元素的单质反应则需要更高的反应条件。

氮气的物理性质包括在常温常压下是一种无色无味的气体，熔点是63K，沸点是77K，临界温度是126K，难于液化。溶解度很小，常压下在283K时一体积水可溶解0.02体积的氮气。在极低温下会液化成无色液体，进一步降低温度时，更会形成白色晶状固体。在生产中，通常采用黑色钢瓶盛放氮气。