Nitrosloučenina, některá ze skupiny chemických sloučenin, v nichž nitroskupina (-O-N=O) tvoří součást molekulární struktury. Nejběžnějšími příklady jsou organické látky, v nichž je atom uhlíku spojen kovalentní vazbou s atomem dusíku nitroskupiny. Nitrosloučeniny jsou polární a ty, které nemají jiné chemicky reaktivní seskupení, jsou bezbarvé nebo světle žluté kapaliny, které jsou jen málo rozpustné ve vodě. Mnoho nitrosloučenin se komerčně vyrábí pro použití jako výbušniny, rozpouštědla nebo chemické meziprodukty (látky ceněné jako suroviny při dalším chemickém zpracování).
Nitrosloučenina se obvykle vyrábí reakcí, nazývanou nitrace, mezi kyselinou dusičnou a organickou sloučeninou. Nitrace aromatických sloučenin, jako je benzen nebo toluen, se běžně provádí jejich působením směsí kyseliny dusičné a sírové při teplotě 100 °C nebo nižší. Tyto teploty nejsou dostatečně vysoké pro nitraci alifatických sloučenin; propan se však komerčně převádí na směs nitrometanu, nitroetanu, 1-nitropropanu a 2-nitropropanu tím, že se nechá reagovat s parami kyseliny dusičné při teplotách kolem 400 °C. Směs se pak rozdělí na složky frakční destilací.
Nejdůležitější reakcí aromatických nitrosloučenin je jejich redukce, kterou lze vyvolat širokou škálou činidel. Za kyselých podmínek redukcí téměř vždy vzniká amin. V neutrálním prostředí může redukcí vzniknout hydroxylamin. V alkalickém roztoku vznikají sloučeniny obsahující vazby mezi dusíkem a dusíkem (azosloučeniny, hydrazosloučeniny nebo azosloučeniny)
.