工业氮肥的大量使用破坏了全球氮循环平衡，造成严重的环境问题。
（1）污染水体。水体硝酸盐（NO₃^-）含量过高是危险的。由于NO₃^-溶解性极高，一部分NO₃^-随水渗入地下，造成地下水污染。未被吸收的氮肥可随着农田退水流入池塘、河流、湖泊、海湾，与磷共同作用，造成水体富营养化，破坏天然水体的生态平衡。水体营养化可导致一些水生生物死亡和灭绝，降低水体的生物多样性和使用价值，破坏自然景观。
（2）加速全球气温升高。农田土壤中未被植物吸收的NO₃^-，在土壤缺氧时，通过反硝。化作用可产生N₂O, 导致温室效应。
（3）破坏臭氧层。进入同温层的N₂O 还能破坏臭氧，形成臭氧层空洞，造成到达地面的紫外线增多，对人体和其他地面生物造成伤害。
（4）降低土壤质量。工业氮肥的长期大量使用，可引起土壤板结，破坏土壤的团粒结构，导致土壤酸化和肥力下降，土壤生物多样性降低。过多的NO₃^- 和 NO₂^-可在蔬菜和水果中残留，使其品质下降。
（5）污染空气，形成酸雨。工业氮肥生产过程中，化石燃料产生的氮氧化合物，可形成化学烟雾，造成空气污染，也可形成酸雨，对生物和材料产生巨大影响。