窒素は地球大気中で最も豊富な元素で、空気の体積のおよそ78パーセントを占める。常温では無色無臭の気体で、密度は約 1.251 g/L である。N≡N 三重結合が極めて強いため、その化学的性質はきわめて安定している。最大の工業的役割はアンモニア合成の原料となることである。空気分離で得た純窒素は水素とともにハーバー・ボッシュ法のループに入り、アンモニアに変わり、さらに尿素、硝酸アンモニウム、複合肥料となって世界の農業を支える。液体窒素は約 -196°C で、最も安価で入手しやすい寒剤であり、食品の急速冷凍、生体試料や精子・卵子の長期保存、病院での凍結療法、超電導ケーブルや極低温実験に広く使われている。
化学、電子、食品の各産業では、窒素はその安定性から不活性のシールドガスとして大量に使われる。可燃性・爆発性物質の酸化防止、高温での多結晶ケイ素や光ファイバーの酸素汚染防止、スナック菓子や粉ミルクの包装における油脂の酸化や変色の防止などである。鉄鋼・冶金では、複合吹錬転炉が窒素で溶鋼を撹拌し、成分の均一性を高める。石油精製やパイプライン輸送では、窒素によるパージと可燃性ガスの置換が点検・保守の安全性を高める。タイヤや航空機の燃料系統では、窒素充填が酸素と水分による酸化腐食や爆燃のリスクを下げる。窒素が選ばれるのは、供給がほぼ無尽蔵で安価、不活性で、しかも液化して安価な寒剤にできるからである。
一酸化二窒素（N2O）は笑気ガスとも呼ばれ、歴史的には歯科や外科の吸入麻酔薬として使われた。今日では半導体のCVDプロセスにおける窒化ケイ素の原料、ロケットの酸化剤、レース用の亜酸化窒素噴射、そして少量はホイップクリームの噴射剤として使われることが多い。アンモニア（NH3）は肥料にとどまらず、硝酸、ソーダ灰、尿素、アクリロニトリル、各種アミンの原料である。液体アンモニア自体も大型冷凍倉庫や火力発電所の冷媒であり、排ガス中のNOxの選択的触媒還元における還元剤でもある。硝酸（HNO3）は最も重要な工業用強酸の一つで、窒素肥料、火薬、ニトロ塗料、アジピン酸の製造に使われ、石油化学、防衛産業、貴金属精錬の重要な原料である。希硝酸は実験室で一般的な酸化性酸洗試薬でもある。
