Nguyên nhân chủ yếu gây phát thải NOx từ hoạt động giao thông vận tải, nhà máy nhiệt điện, luyện kim và đốt nhiên liệu là
do oxygen bị khử hoàn toàn thành nitrogen trong quá trình đốt cháy.
do nitrogen trong không khí phản ứng với oxygen ở nhiệt độ cao tạo thành NOx.
do nitrogen trong nhiên liệu tự phân hủy tạo thành NOx ở nhiệt độ thấp.
do các chất hữu cơ trong nhiên liệu chuyển hóa trực tiếp thành NOx mà không cần oxygen.