氧化亚氮(N2O)用于麻醉，对呼吸道无刺激，对心、肺、肝、肾等重要脏器功能无损害。在体内不经任何生物转化或降解，绝大部分仍以原药随呼气排出体外，仅小量由皮肤蒸发，无蓄积作用。吸入体内只需要30s～40s即产生镇痛作用，镇痛作用强而麻醉作用弱，受术者处于清醒状态(而不是麻醉状态)，避免了全身麻醉并发症,手术后恢复快。曾被广泛用在门诊牙医领域。
在食品领域中氧化亚氮可用于发泡剂和密封剂等，不少咖啡、奶茶等稀奶油及其类似品的加工工艺中会使用。氧化亚氮于2015年1月29日被批准为食品添加剂新品种。按照国家标准和国际相关组织规定合理使用添加剂，并不会影响食用者的健康。
氧化亚氮还可以用于助燃剂，二战期间德国空军就用它给引擎加速，现在使用氮氧加速系统的车辆也是用它。另外，它还可以用于火箭氧化剂等方面。
