四氧化二氮的熔點(diǎn)261.90K，沸點(diǎn)為294.25K。它在熔點(diǎn)下的熔解熱為15924kJ／kg沸點(diǎn)下的汽化熱為414.24kJkg。二氧化氮很容易冷凝成棕色的液體，而且隨溫度的降低液體的顏色逐漸變淺，由棕色變?yōu)槌赛S再到淡黃，最后可冷凝為無(wú)色的液體。凝結(jié)時(shí)成為無(wú)色的固體。因?yàn)樵谑覝貢r(shí)的四氧化二氮是無(wú)色的，而二氧化氮?jiǎng)t為紅棕色，所以二氧化氮?dú)怏w溫度降低或壓力升高時(shí)，氣體的顏色將逐漸變淺。在氣體或液體狀態(tài)時(shí)，它始終是二氧化氮和四氧化二氮的混合物。溫度高于140℃時(shí)則混合物中的四氧化二氮幾乎全部轉(zhuǎn)化為二氧化氮。所以有關(guān)液體和氣體二氧化氮（低于140℃）的性質(zhì)應(yīng)是其混合物的性質(zhì)。溫度高于14℃時(shí)氣體為純二氧化氮，在固態(tài)時(shí)其凝結(jié)為無(wú)色固體，組成為純四氧化二氮。