Окраска жидкости и паров окислителя изменяется с изменением температуры от почти бесцветной — при -40° С, через желтую и красно-бурую до почти черной — при температуре +180° С. Плотность азотистого тетроксида составляет 1,447 г/см3, температура замерзания (плавления) — минус 11,2° С, температура кипения — плюс 21,5° С. При температуре +40° С четырехокись азота почти полностью диссоциирует на NO2 и Ж).