亞硝酸鹽作為肉制品的著色劑，能與肉中的肌紅蛋白反應生成粉紅色的肌紅蛋白亞硝酸鹽，能改善肉的顏色。還可以改善肉的口感，用防腐劑預防肉毒中毒。梭菌的生長與肉制品的貨架期。亞硝酸鹽引起的食物中毒又稱為腸道青紫、紫癜、黑口病。
亞硝酸鹽中毒是指食用硝酸鹽或亞硝酸鹽含量較高的鹹味肉制品、醬菜、蔬菜，或誤服工業亞硝酸鈉作鹽而引起的中毒。亞硝酸鹽在含有苦味的硝酸鹽或亞硝酸鹽水和蒸汽水後，可將血液中正常攜氧的高鐵血紅蛋白氧化成高鐵血紅蛋白，從而失去氧的轉運能力，引起組織缺氧。亞硝酸鹽是壹種劇毒物質。
成人攝入0.2-0.5克可能中毒，3克可致死。亞硝酸鹽也是壹種致癌物質。根據研究，食道癌與患者攝入的亞硝酸鹽量呈正相關。在食物中含有胃酸、亞硝酸鹽和仲胺的環境中，亞硝酸鹽的致癌機理是叔胺與酰胺反應生成強N-亞硝胺致癌物。亞硝胺也可通過胎盤進入胎兒，對胎兒有致畸作用。
雖然亞硝酸鹽壹直被用作多肉食品中的防腐劑，並長期被視為致癌物質，但美國國立衛生研究院的科學家發現，這種致癌物質可以作為治療鐮狀細胞病的藥物。