Si tratta di un solido cristallino volatile e deliquescente costituito da NO+2 e NO−3, quindi è effettivamente nitrato di nitronio.
Allo stato di vapore o in soluzione di solventi apolari è presente come molecola covalente.
Si ha quindi un equilibrio tra le due forme:
Fra tutti gli ossidi di azoto è l'unico ad avere un ossigeno a ponte tra i due atomi di azoto.
Storicamente fu sintetizzata per la prima volta da Deville nel 1840 facendo reagire AgNO3 con Cl2. Adesso viene prodotto per disidratazione dell'acido nitrico: