Изомерия в нитросоединениях обусловлена положением нитрогруппы в углеводородной цепи (1, 2) и строением этой цепи (3, 4), например:

В нитросоединениях валентность атома азота IV, а степень окисления равна +3. Как и в случае молекулы азотной кислоты, несмотря на то, что в нитрогруппе одна из N-O связей образована за счет неподеленной электронной пары атома азота, длина обеих связей N-O одинакова. Атом азота находится в состоянии sp2 гибридизации (a).

Получают нитросоединения в основном реакцией нитрования углеводородов. Нитроалканы получают взаимодействием алканов с разбавленной азотной кислотой (реакция Коновалова) или с парами этой кислоты (≈475°С):

Ароматические углеводороды, по сравнению с другими углеводородами, легче нитруются. Их нитрование обычно проводят смесью концентрированных азотной и серной кислот:

Нитросоединения получают также взаимодействием алкилгалогенидов с нитритом натрия: