由于工业氮气与氧气的沸点相差不大，液态空气与气态空气需经过反复多次的蒸发、冷凝、再蒸发过程（该过程称为低温精馏过程），在精留塔顶部气相馏分中就可以过得较高高纯度的氮气，氮气的纯度取决于精馏塔的塔板级数和精馏效率。
工业氮气深冷分离法又称为低温精馏法，利用空气中氮气与氧气的沸点不一致来分离氧气和氮气。由于氮气的沸点（-196℃） 低于氧气（-183℃），在液态空气的蒸发过程中，液氮比液氧更容易变成气态，而在空气液化过程中，氧气比氮气更容易变成液态。
大气中约有4,000万亿吨气体，其中工业氮气占78%。氮气微溶于水和酒精。它是不可燃的，被认为是一种窒息性气体（即呼吸纯净的氮气会剥夺人体的氧气）。尽管氮被认为是一种惰性元素，但它会形成一些非常活跃的化合物。