Wzór chemiczny na podtlenek azotu to N2O, mówi nam o tym, że jego jedna cząsteczka składa się z 2 atomów azotu i 1 atomu tlenu. Firma Holley jest największym producentem wtrysków podtlenku azotu do motorów, należy do niej marka ” Nitrous Oxide Systems”, stąd też wzięła się potoczna nazwa NOS.
Już podczas II Wojny Światowej konstruktorzy niemieccy rozpoczęli używanie podtlenku. Wtrysk N2O był skutecznym sposobem na wydobycie dodatkowej mocy z silników, zwłaszcza, gdy silniki pracowały na dużych wysokościach, tam tlenu w powietrzu jest mniej. Brytyjczycy również stosowali wtrysk podtlenku azotu. USA, pomimo, że posiadało również tą technologię ze względów bezpieczeństwa, nie wprowadzono jej do użytku. N2O był wykorzystywany również przez zawodników rajdowych, ale NASCAR zabronił jego używania.
NOS od samego początku tak i dzisiaj służy do zwiększania mocy silnika.
Ma zastosowanie obok większych i mocniejszych gaźników, specjalnych sportowych wydechów czy turbosprężarek. Użytkowanie systemu wtryskującego podtlenek azotu bardzo źle i destrukcyjnie wpływa na silnik – zwłaszcza, jeżeli układ jest niewłaściwie zamontowany i źle używany.
Organoleptyczne badania nad N2O pozwoliły się przekonać o tym, że posiada słodki smak i zapach, sam gaz jest bezbarwny i nie palny. Druga używana nazwa to gaz rozweselający, wdychany w małych ilościach powoduje histeryczny napad śmiechu, większa ilość gazu jednak rozwesela na śmierć.
W temperaturze 1880C następuje rozpad N2O na O i N. Podtlenek azotu reaguje natychmiast, gdy zostanie zassany do komory spalania, zassany pod dużym ciśnieniem. Daje więc krótkotrwały efekt powodujący wzrost mocy silnika podobnie działa jak „turbo”, ponieważ zawiera 36% tlenu. Zwykłe powietrze atmosferyczne, z niego to w zwyczajnym silniku mieszanka paliwowo-powietrzna zawiera jedynie około 21%. Podtlenek azotu jest połowę gęstszy od powietrza. Z tego powodu 1m3 N2O zawiera 2,3 razy więcej tlenu niż powietrze. Po złączeniu wtrysku podtlenku azotu z zwiększoną dawką paliwa, otrzymujemy dzięki temu większą moc silnika, dzieje się tak z tego powodu, że w cylindrach uzyskujemy większe ciśnienie podczas spalania mieszanki.
Podczas wtrysku N2O każdy silnik musi mieć opóźnienie zapłonu, dlatego że zbyt duży wzrost ciśnienia może spowodować wybuch silnika. Wysokie ciśnienia w cylindrach, gdy jest źle zamontowany system prędzej czy później spowodują awarię uszczelki pod głowicą.