Спутниковая дистанционная зондирование открыло принципиально новые возможности для глобального мониторинга N₂O. Приборы AIRS (Atmospheric Infrared Sounder) на спутнике Aqua и IASI (Infrared Atmospheric Sounding Interferometer) на серии спутников MetOp позволяют получать глобальные карты N₂O с суточным охватом.
AIRS, запущенный в 2002 году, работает в диапазоне 3,7-15,4 мкм с разрешением 13,5 км на поверхности. Алгоритмы восстановления вертикальных профилей N₂O используют нейтральные сети и методы оптимальной оценки. Чувствительность AIRS к N₂O сосредоточена преимущественно в диапазоне 200-500 гПа (верхняя тропосфера — нижняя стратосфера).
IASI — более совершенный прибор, обеспечивающий более высокое спектральное разрешение (0,25 см⁻¹ после апподизации). Аппаратура охватывает диапазон 645-2760 см⁻¹ и позволяет одновременно определять концентрации нескольких атмосферных газов, включая N₂O, CO, CH₄, O₃ и NH₃.
Миссия TROPOMI (TROPOspheric Monitoring Instrument) на спутнике Sentinel-5P (запуск 2017 г.) вывела спутниковые наблюдения N₂O на новый уровень. Пространственное разрешение 3,5×7 км (с 2019 г. — 3,5×5,5 км) позволяет выявлять крупные точечные источники промышленных выбросов.
Данные спутников используются в системах ассимиляции данных для оперативного уточнения глобального бюджета N₂O. Проект CarbonTracker-CH4/N2O (NOAA) и система CopERNICUS CAMS ассимилируют спутниковые данные наряду с наземными измерениями.
Ограничение спутниковых методов — невозможность прямого измерения поверхностных концентраций и потоков. Спутники «видят» интегральный столб атмосферы, и восстановление источников требует применения обратного моделирования.