При контакті з повітрям поглинає з нього кисень, при цьому плавиться, таким чином утворюючи розчин кисню в азоті. Кристалічні ґратки твердотільного азоту молекулярні, для них відомі три кристалічні модифікації: так в інтервалі температур: 63,29…36,61 К існує фаза β-N2 з щільним гексагональним упакуванням, з показниками: просторова група P63/mmc; параметри ґратки a=3,93 Å та c=6,50 Å; за температури нижчої від 36,61 К стійкою є фаза α-N2 з кубічною ґраткою, що має просторову групу Pa3 або P213 і період a=5,660 Å; під тиском понад 3500 атмосфер та температурі не вищій від 83 K може існувати гексагональна фаза γ-N2.