N2O4 ===可逆===2NO2所以四氧化二氮跟水反应实质就是NO2跟水反应，如下3N2O4 +2H2O=2NO +4HNO3四氧化二氮，分子式为N2O4，无色的气体，强氧化剂，为重要的火箭推进剂之一。
N2O4是由二氧化氮叠合而成，其固体和液体及气体均无色。随着温度升高，二氧化氮增多，颜色加深，由褐色到赤红色。
在大气压下，N2O4的沸点为21.2℃，熔点-11.2℃液体N2O4的密度在-10℃时为1.512kg/m3。由于N2O4的分子成对称结构，故较为稳定，溶于水、二硫化碳等。但其与水只是有限的互溶，0℃时，有含量为47%和98%（质量）的两层液体，掺和的临界温度为67℃，此时不再分层，液体中N2O4的含量为89%（质量）。
四氧化二氮与二氧化氮按下面的方程式相互转化： N2O4 ==2NO2 （可逆），当温度升高时，反应向生成二氧化氮的方向进行所以实际上四氧化二氮成品都是与二氧化氮的平衡态混合物。
四氧化二氮与水反应生成硝酸和亚硝酸： N2O4 + H2O ==HNO2 + HNO3 ，工业上制取四氧化二氮的方法是氨的催化氧化。
四氧化二氮易分解为二氧化氮为红棕色的气体，具有神经麻醉的毒性。易与水反应生成等摩尔硝酸和亚硝酸混合物。当温度升高，亚硝酸分解为硝酸和氧化氮。是强氧化剂。
四氧化二氮与氨混合，在低温下发生爆炸。N2O4与许多有机溶剂如酯、醚、酮、腈形成分子加合物。液体N2O4腐蚀某些金属(碱金属、碱土金属、锌、镉和汞等)，生成金属盐，放出一氧化氮。
