Für den Schutz der menschlichen Gesundheit wurde ein Jahresgrenzwert von 40 µg/m³ im Jahresmittel festgelegt, der seit 2010 einzuhalten ist. 2014 lagen die NO2-Jahresmittelwerte an 60 Prozent (%) der verkehrsnahen Messstationen über dieser Schwelle. Derzeit wird in Deutschland an etwa 500 Stationen NO2 gemessen.
Stickstoffoxide können zu einer Vielzahl von negativen Umweltwirkungen führen. Zusammen mit flüchtigen Kohlenwasserstoffen sind Stickstoffoxide für die sommerliche Ozonbildung verantwortlich. Stickstoffoxide tragen zudem zur Feinstaubbelastung bei.
Die Hauptquellen von Stickstoffoxiden sind Verbrennungsmotoren und Feuerungsanlagen für Kohle, Öl, Gas, Holz und Abfälle. In Ballungsgebieten ist der Straßenverkehr die bedeutendste NOx-Quelle.