Stickstoff ist das häufigste Element in der Erdatmosphäre und macht etwa 78 Prozent des Luftvolumens aus. Bei Raumtemperatur ist er ein farbloses, geruchloses Gas mit einer Dichte von etwa 1,251 g/L; da die N≡N-Dreifachbindung extrem stark ist, ist seine Chemie bemerkenswert stabil. Seine größte industrielle Rolle ist die als Rohstoff für die Ammoniaksynthese: Reiner, durch Luftzerlegung gewonnener Stickstoff gelangt zusammen mit Wasserstoff in den Haber-Bosch-Kreislauf und wird zu Ammoniak und weiter zu Harnstoff, Ammoniumnitrat und Mehrnährstoffdüngern umgesetzt, die die globale Landwirtschaft tragen. Flüssiger Stickstoff hat etwa -196 °C, ist das billigste und am leichtesten verfügbare Kältemittel und wird breit zum Schnellgefrieren von Lebensmitteln, zur Langzeitlagerung biologischer Proben sowie von Spermien und Eizellen, zur Kryotherapie in Krankenhäusern und für supraleitende Kabel und Tieftemperaturexperimente genutzt.
In der chemischen, elektronischen und Lebensmittelindustrie wird Stickstoff wegen seiner Stabilität stark als inertes Schutzgas verwendet: um die Oxidation brennbarer oder explosiver Stoffe zu verhindern, um Polysilicium und Glasfasern bei hoher Temperatur vor Sauerstoffkontamination zu schützen und um Ranzigwerden und Verfärbung von Ölen und Pigmenten in verpackten Snacks und Milchpulver zu verhindern. In der Stahl- und Metallurgie nutzen Kombinationsblas-Konverter Stickstoff zum Rühren der Stahlschmelze und verbessern so die Gleichmäßigkeit der Zusammensetzung. In der Erdölraffination und im Pipelinetransport verdrängt und spült Stickstoff brennbare Gase, um Inspektion und Wartung sicherer zu machen. In Reifen und Flugzeugkraftstoffsystemen verringert die Stickstofffüllung oxidative Korrosion und Verpuffungsrisiken durch Sauerstoff und Feuchtigkeit. Stickstoff wird gerade deshalb gewählt, weil er nahezu unbegrenzt verfügbar, billig und inert ist und sich zu einem kostengünstigen Kältemittel verflüssigen lässt.
Distickstoffmonoxid (N2O), also Lachgas, wurde historisch als Inhalationsanästhetikum in Zahnmedizin und Chirurgie verwendet; heute dient es häufiger als Siliciumnitrid-Quelle in CVD-Prozessen der Halbleiterfertigung, als Raketenoxidator, in Lachgaseinspritzsystemen für den Motorsport und in kleinen Mengen als Treibmittel für Schlagsahne. Ammoniak (NH3) geht über Düngemittel hinaus als Rohstoff für Salpetersäure, Soda, Harnstoff, Acrylnitril und viele Amine; flüssiges Ammoniak selbst ist zudem ein Kältemittel in großen Kühlhäusern und Wärmekraftwerken und ein Reduktionsmittel bei der selektiven katalytischen Reduktion von NOx im Rauchgas. Salpetersäure (HNO3) ist eine der wichtigsten industriellen starken Säuren und dient der Herstellung von Stickstoffdüngern, Sprengstoffen, Nitrobeschichtungen und Adipinsäure; sie ist ein Schlüsselrohstoff für Petrochemie, Rüstungsproduktion und Edelmetallraffination, und verdünnte Salpetersäure ist zudem ein gebräuchliches oxidierendes Beizmittel im Labor.
