氧化亞氮(N2O)用于麻醉，對呼吸道無刺激，對心、肺、肝、腎等重要臟器功能無損害。在體內不經任何生物轉化或降解，絕大部分仍以原藥隨呼氣排出體外，僅小量由皮膚蒸發，無蓄積作用。吸入體內只需要30s～40s即產生鎮痛作用，鎮痛作用強而麻醉作用弱，受術者處于清醒狀態(而不是麻醉狀態)，避免了全身麻醉并發癥,手術后恢復快。曾被廣泛用在門診牙醫領域。
在食品領域中氧化亞氮可用于發泡劑和密封劑等，不少咖啡、奶茶等稀奶油及其類似品的加工工藝中會使用。氧化亞氮于2015年1月29日被批準為食品添加劑新品種。按照國家標準和國際相關組織規定合理使用添加劑，并不會影響食用者的健康。
氧化亞氮還可以用于助燃劑，二戰期間德國空軍就用它給引擎加速，現在使用氮氧加速系統的車輛也是用它。另外，它還可以用于火箭氧化劑等方面。
