Per quanto riguarda la nornicotina, essa è il risultato della conversione della nicotina ad opera della Nicotina N-Demetilasi (NND), un enzima presente nelle piante di tabacco che opera rimuovendo un gruppo metile dall'azoto presente nell'anello pentagonale della nicotina. La nornicotina subisce poi una nitrosazione, ossia l'aggiunta di un gruppo N=O, su quello stesso azoto, e viene convertita in NNN. Il gruppo nitrosonio che si aggancia alla nornicotina si forma dall'acido nitroso (HNO2) nelle condizioni acide presenti durante il processo di lavorazione del tabacco e può venirsi anche a formare nello stomaco, quando i succhi gastrici reagiscono con i nitriti spesso utilizzati come conservanti nelle carni rosse. Proprio per quest'ultimo motivo, l'NNN può formarsi nello stomaco di colori i quali ricorrono alla terapia sostitutiva con nicotina per via orale, durante la quale si utilizzano comunque prodotti contenenti nicotina e che contengono quindi anche il suo derivato nornicotina.