Z natury podtlenek azotu pochodzi z obiegu azotu. Ten gaz cieplarniany pochodzi również ze spalania produktów ropopochodnych i stosowania nawozów syntetycznych.
Rośliny, zwierzęta i mikroorganizmy w glebie przyczyniają się do obiegu azotu, który emituje podtlenek azotu do atmosfery. Większość tych emisji pochodzi z bakterii rozkładających azot w glebach i oceanach.
Na całym świecie około 40 procent całkowitej emisji tlenku azotu pochodzi z działalności człowieka, takiej jak rolnictwo, transport, gospodarka ściekowa i działalność przemysłowa. W rolnictwie nawozy sztuczne dodane do gleby stanowiły 75 procent wszystkich emisji tlenku azotu w USA w 2012 r. Azot w podziale na odchody zwierzęce i mocz przyczynił się do 4 procent emisji tlenków azotu w 2012 r. W transporcie, pojazdy silnikowe są największym źródłem podtlenku azotu, twarde uwolnione ilości zależą od rodzaju paliwa, technologii pojazdu, konserwacji i praktyk operacyjnych. W przemyśle podtlenek azotu jest produktem ubocznym produkcji kwasu azotowego (używanym do produkcji syntetycznych nawozów komercyjnych) i produkcji kwasu adypinowego (wykorzystywany do produkcji włókien, takich jak nylon i inne produkty syntetyczne).
W 2012 r. podtlenek azotu pochodzący z działalności człowieka stanowił około 6 procent wszystkich emisji gazów cieplarnianych w Stanach Zjednoczonych. Większość podtlenku azotu pozostaje w atmosferze średnio 120 lat, zanim zostanie zniszczona przez lekkie i wzbudzone atomy tlenu lub pochłonięta przez niektóre typy bakterii. Funt podtlenku azotu ma ponad 300 razy większy wpływ funta dwutlenku węgla na ocieplenie ziemskiej atmosfery.
