Selv om de andre anvendelser er vigtige, forbruges langt den største del af det elementære kvælstof ved fremstilling af kvælstofforbindelser. Tripelbindingen mellem atomerne i kvælstofmolekylerne er så stærk (226 kilokalorier pr. mol, mere end dobbelt så stærk som for molekylært brint), at det er vanskeligt at få molekylært kvælstof til at indgå i andre kombinationer.

Den vigtigste kommercielle metode til fiksering af kvælstof (inkorporering af elementært kvælstof i forbindelser) er Haber-Bosch-processen til fremstilling af ammoniak. Denne proces blev udviklet under 1. verdenskrig for at mindske Tysklands afhængighed af chilensk nitrat. Den indebærer direkte syntese af ammoniak fra dets grundstoffer.

Store mængder kvælstof anvendes sammen med brint til fremstilling af ammoniak, NH3, en farveløs gas med en skarp og irriterende lugt. Den vigtigste kommercielle metode til at syntetisere ammoniak er Haber-Bosch-processen. Ammoniak er en af de to vigtigste kvælstofforbindelser i handelen; det har mange anvendelsesmuligheder ved fremstilling af andre vigtige kvælstofforbindelser. En stor del af den kommercielt fremstillede ammoniak omdannes til salpetersyre (HNO3) og nitrater, som er salte og estere af salpetersyre. Ammoniak anvendes i ammoniak-soda-processen (Solvay-processen) til fremstilling af soda, Na2CO3. Ammoniak anvendes også til fremstilling af hydrazin, N2H4, en farveløs væske, der anvendes som raketbrændstof og i mange industrielle processer.

Nitronsyre er en anden populær kommerciel nitrogenforbindelse. Det er en farveløs, stærkt ætsende væske, som anvendes meget til fremstilling af gødning, farvestoffer, lægemidler og sprængstoffer. Urea (CH4N2O) er den mest almindelige kvælstofkilde i gødningsstoffer. Ammoniumnitrat (NH4NO3), et salt af ammoniak og salpetersyre, anvendes også som nitrogenholdig komponent i kunstgødning og, kombineret med brændselsolie, som sprængstof (ANFO).

Med ilt danner nitrogen flere oxider, herunder nitrogenoxid, N2O, hvor nitrogen er i oxidationstilstand +1, nitrogenoxid, NO, hvor det er i +2-tilstand, og nitrogendioxid, NO2, hvor det er i +4-tilstand. Mange af nitrogenoxiderne er ekstremt flygtige; de er de vigtigste kilder til forurening af atmosfæren. Lattergas, også kendt som lattergas, anvendes undertiden som bedøvelsesmiddel; når det indåndes, giver det mild hysteri. Nitrogenoxid reagerer hurtigt med ilt og danner brun nitrogendioxid, et mellemprodukt i fremstillingen af salpetersyre og et kraftigt oxidationsmiddel, der anvendes i kemiske processer og raketbrændstof.

Andre af en vis betydning er visse nitrider, faste stoffer, der dannes ved direkte kombination af metaller med nitrogen, sædvanligvis ved forhøjede temperaturer. De omfatter hærdningsmidler, der dannes, når legerede ståltyper opvarmes i en atmosfære af ammoniak, en proces, der kaldes nitridering. De af bor, titan, zirconium og tantal har særlige anvendelser. En krystallinsk form af bornitrid (BN) er f.eks. næsten lige så hård som diamant og mindre let oxideret og er derfor nyttig som slibemiddel ved høje temperaturer.

De uorganiske cyanider indeholder gruppen CN-. Cyanbrinte eller formonitril, HCN, er en meget flygtig og ekstremt giftig gas, der anvendes til røgning, malmkoncentrering og forskellige andre industrielle processer. Cyanogen, eller oxalonitril, (CN)2, anvendes også som et kemisk mellemprodukt og et fumigationsmiddel.

Azider, som kan være enten uorganiske eller organiske, er forbindelser, der indeholder tre nitrogenatomer som en gruppe, repræsenteret som (-N3). De fleste azider er ustabile og meget følsomme over for stød. Nogle af dem, som f.eks. blyazid, Pb(N3)2, anvendes i detonatorer og slagkapsler. Aziderne reagerer ligesom halogenforbindelserne let med andre stoffer ved fortrængning af den såkaldte azidgruppe og giver mange slags forbindelser.

Sitrogen danner mange tusinde organiske forbindelser. De fleste af de kendte varianter kan betragtes som afledt af ammoniak, hydrogencyanid, cyanogen og salpetersyre eller salpetersyre. Aminerne, aminosyrerne og amiderne er f.eks. afledt af eller nært beslægtet med ammoniak. Nitroglycerin og nitrocellulose er estere af salpetersyre. Nitroforbindelser fremkommer ved reaktion (kaldet nitrering) mellem salpetersyre og en organisk forbindelse. Nitritter fremstilles af salpetersyre (HNO2). Nitrosforbindelser fremkommer ved reaktion af salpetersyre på en organisk forbindelse. Puriner og alkaloider er heterocykliske forbindelser, hvor nitrogen erstatter et eller flere kulstofatomer.