Lachgas besitzt einen schwach süßlichen Geruch. Es löst sich nur wenig in Wasser, besser dagegen in Schwefelsäure, Ethylalkohol und Diethylether. Lachgas unterhält die Verbrennung. Eine Kerzenflamme brennt in Lachgas heller als in Luft. Es ist 1,5 Mal schwerer als Luft und ist unter Normalbedingungen sehr beständig. Oberhalb von 300° Celsius zerfällt es in Stickstoff und Sauerstoff:   

Brennbare Stoffe und vor allem brennbare Gase reagieren mit Lachgas fast so heftig wie mit reinem Sauerstoff, da dieser während dem Verbrennungsvorgang gebildet wird. Mit verdampftem Schwefelkohlenstoff  CS₂  entsteht nach der Zündung ein blauer Lichtblitz  mit verdampftem Ethanol oder Methanol reagiert es ebenfalls heftig. Dabei werden neben dem Schwefel die Gase Stickstoff, Kohlenstoffmonooxid und Schwefeldioxid gebildet:  

Mit Wasserstoff bilden sich Knallgasgemische, die beim Zünden mit hohem, pfeifendem Ton explodieren. Dabei entstehen Stickstoff und Wasser:  

  
Das Lachgas-Molekül lässt sich in einer Strukturformel nur als mesomeres System darstellen. Die Bindungselektronen sind nicht eindeutig zugeordnet:  

Die erstmalige Herstellung gelang dem Engländer John Priestley (1733–1804) im Jahre 1773 durch die Einwirkung von Stickstoffmonooxid auf Eisenfeilspäne. Humphry Davy (1778–1829) untersuchte die berauschende Wirkung des Gases im Eigenversuch und schlug 1799 die Verwendung als Narkotikum vor. Aber erst 1868 wurde ein Gemisch aus Lachgas und Sauerstoff in der Medizin dafür verwendet. Die heutige technische Herstellung erfolgt durch die Zersetzung von Ammoniumnitrat unter Hitze. Zuerst bildet sich dabei Ammoniak und Salpetersäure, die weiter zu Lachgas und Wasser zerfallen: