硝基化合物可以分爲脂肪族硝基化合物和芳香族硝基化合物。脂肪族硝基化合物的化學式爲R—NO2，而芳香族硝基化合物的化學式爲Ar—NO2。根據硝基數目，硝基化合物可以是一硝基化合物或多硝基化合物，例如二元或多元硝基化合物。此外，根據硝基相連的碳原子的類型，它們可以分爲伯硝基、仲硝基和叔硝基化合物。
一些具體的硝基化合物包括三硝基苯酚（苦味酸）、三硝基甲苯（TNT）和三硝基間苯二酚（收斂酸）等。硝基化合物的性質和反應性因其結構和取代基的不同而有所差異。例如，含α-H的硝基化合物可以與強鹼反應，與FeCl3溶液發生顏色反應，以及與Br2/Cl4溶液起加成反應。
硝基化合物的官能團是硝基（—NO2），它們在硝酸酯中也含有硝基。硝基是髮色團，能加深色原體的顏色，並在某些藥物中引入以增強抗菌性。硝化反應是將硝基引入有機分子（或少數無機分子）中的反應。