工业氮气的这种高度化学稳定性与其分子结构有关。2个N原子以叁键结合成为氮气分子，包含1个σ键和2个π键，因为在化学反应中首先受到攻击的是π键，而在N₂分子中π键的能级比σ键低，打开π键困难，因而使N₂难以参与化学反应。
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。
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。