Le NO₂ est un gaz de couleur brun rougeâtre émis par la combustion de combustibles fossiles, en particulier les moteurs diesel. C'est un polluant primaire qui agit aussi comme précurseur de l'ozone troposphérique et de particules secondaires (PM2,5).
Madrid, Barcelone et d'autres grandes villes dépassent fréquemment la limite annuelle de l'UE (40 μg/m³) dans les stations de trafic. Les restrictions de circulation (Madrid Central/ZBE, Barcelone ZBE) visent à réduire ces niveaux. Les concentrations de NO₂ sont maximales aux heures de pointe et minimales en fin de nuit. C'est l'un des polluants les plus facilement mesurables depuis les satellites (Sentinel-5P/TROPOMI).