Оксид азота синтезируется в тканях, где обнаружена активность белков NO-синтаз, (NOS, NO-synthase, на рисунке) и родственных ему белков у млекопитающих NOS1 (нервная ткань), NOS2 (иммунная система, сердечно-сосудистая система) и NOS3 (клетки эндотелиев).