Trong tự nhiên, nitơ oxit sinh ra từ chu trình nitơ. Khí nhà kính này cũng đến từ việc đốt các sản phẩm dầu và sử dụng phân bón tổng hợp.
Thực vật, động vật và vi sinh vật trong đất góp phần vào chu trình nitơ phát thải nitơ oxit vào khí quyển. Phần lớn lượng khí thải này là do vi khuẩn phân hủy nitơ trong đất và đại dương.Trên toàn cầu, khoảng 40% tổng lượng phát thải nitơ oxit đến từ các hoạt động của con người, chẳng hạn như nông nghiệp, giao thông vận tải, quản lý nước thải và các hoạt động công nghiệp. Trong nông nghiệp, phân bón tổng hợp được bổ sung vào đất chiếm 75% tổng lượng phát thải oxit nitơ của Hoa Kỳ vào năm 2012. Nitơ được phân hủy từ phân gia súc và nước tiểu đóng góp vào 4% lượng phát thải oxit nitơ vào năm 2012. Trong giao thông vận tải, phương tiện cơ giới là nguồn lớn nhất nitơ oxit, khó lượng giải phóng phụ thuộc vào loại nhiên liệu, công nghệ xe, thực hành bảo dưỡng và vận hành. Trong công nghiệp, nitơ oxit là sản phẩm phụ của quá trình sản xuất axit nitric (được sử dụng để sản xuất phân bón thương mại tổng hợp) và sản xuất axit adipic (được sử dụng để sản xuất sợi như nylon và các sản phẩm tổng hợp khác).
Năm 2012, nitơ oxit từ các hoạt động của con người chiếm khoảng 6% tổng lượng phát thải khí nhà kính của Hoa Kỳ. Hầu hết nitơ oxit ở trong khí quyển trung bình 120 năm trước khi nó bị phá hủy bởi ánh sáng và các nguyên tử oxy kích thích hoặc bị hấp thụ bởi một số loại vi khuẩn. Một pound oxit nitơ có tác động gấp hơn 300 lần so với một pound carbon dioxide trong việc làm ấm bầu khí quyển của Trái đất.
