Pojedyncze atomy azotu są reaktywne, gdyż posiadają 3 elektrony na zewnętrznej, walencyjnej powłoce elektronowej (ściślej mówiąc na tzw. orbitalu frontalnym). Jednak w powietrzu gaz ten występuje w postaci cząsteczki dwuatomowej. Wiązanie pomiędzy atomami w cząsteczce N$_2$ jest bardzo silne, gdyż uczestniczą w nim 3 pary elektronów. W warunkach ciśnienia i temperatury jakie panują naturalnie w atmosferze ziemskiej ta cząsteczka jest słabo reaktywna i nie reaguje z tlenem. Ponieważ dwuatomowe cząsteczki azotu są z jednej strony niereaktywne, a z drugiej zbyt masywne żeby uciekać z górnych warstw atmosfery w przestrzeń kosmiczną, gaz ten stał się podstawowym jej składnikiem. Jest on też trudno przyswajalny w reakcjach organicznych, stąd dla zwiększenia plonów potrzebne jest dostarczanie roślinom azotu w formie reaktywnej (nawozy azotowe).

Warto wspomnieć, że w wysokich temperaturach, a także w wypadku jonizacji w polu elektrycznym, azot łączy się z tlenem i powstają reaktywne tlenki azotu (symbolicznie oznaczane NO$_x$ (jedna cząsteczka azotu, x cząsteczek tlenu). Takie tlenki dostają się do atmosfery  w spalinach z silników samochodów (ograniczamy ich ilość stosując katalizatory) i samolotów, a także w także w emisjach z wielu instalacji przemysłowych. Tlenki azotu powstają też w atmosferze naturalnie w wyładowaniach (błyskawicach). Obecność tlenków azotu w powietrzu może prowadzić do powstania smogu,  kwaśnego deszczu (z tlenków powstaje kwas azotowy) oraz reakcji powodujących spadek zawartości ozonu w górnych warstwach atmosfery. Za wyjaśnienie roli tlenków azotu w procesie niszczenia warstwy ozonowej Paul Crutzen otrzymał w 1995 roku nagrodę Nobla z chemii (współnagrodzeni Mario Molina i Sherwood Rowland wyjaśnili rolę chlorowców uwalnianych z freonów).