Molekularni azot je bezbojni gas bez ukusa i mirisa, koji se na veoma niskim temperaturama (−196 °C) kondenzira u bezbojnu tekućinu. Azot nije mnogo rastvorljiv u vodi (oko 23,2 mg dušika se rastvara u 1 litru vode na 0 °C) i ne gori. Azot je jedini element u svojoj grupi periodnog sistema koji se može sam sa sobom spajati preko (p-p)π veza.[6] Dužina ove trostruke veze među atomima iznosi 109,8 pm.
Pri električnom pražnjenju u spektralnoj cijevi sa gasom pri potpritisku od oko 5-10 mbar, molekulske orbitale azota se dovode do emitiranja svjetlosti pobuđivanjem strujom visokog napona od 1,8 kV, jačine 18 mA i frekvencije 35 kHz. Tako se rekombiniranjem ioniziranih molekula gasa emitije karakterističan spektar boja.[7] Kritična tačka azota se nalazi na [8] temperaturi od −146,95 °C (126,2 K), pri pritisku od 33,9 bar i gustoći 0,314 g/cm3.
Azot u svojim spojevima uglavnom se spaja kovalentnom vezom. U elektronskoj konfiguraciji 2s2p3 spajanje tri kovalentne veze vodi ka formiranju potpunog okteta. Spojevi, u kojima se javlja ovaj vrsta veze, su naprimjer: amonijak, amini, hidrazin i hidroksilamin. Sami ovi spojevi su trigonalne piramidalne strukture i posjeduju slobodni elektronski par. Preko njega ovi spojevi mogu agirati kao nukleofili i kao baze.
U prirodi rasprostranjeni molekularni dinitrogen N2 je zbog trostruke veze u svojoj molekuli vrlo stabilan i inertan, a sa takvom trostrukom vezom povezana je i visoka energija disocijacije veze od 942 kJ/mol[9]. Zbog toga je po pravilu potrebno dovesti mnogo energije da bi se ove veze prekinule i da bi azot zatim reagirao sa drugim elementima. Osim toga, također je neophodna i visoka energija aktivacije, koja se opet može smanjiti korištenjem pogodnih katalizatora.