Existem vários benefícios no uso de nitrogênio em pneus. O nitrogênio, ao contrário do ar comprimido comum, não contém água. A água pode causar a formação de ferrugem nas rodas de um veículo e isso pode causar vazamento de ar ao redor do talão da roda. Outro benefício do uso de nitrogênio em pneus é que a composição molecular do nitrogênio é maior do que o ar, diminuindo assim a taxa do vazamento de gás pela borracha. Peso reduzido, ausência de perigo de incêndio, bem como menor variação da pressão do pneu devido às flutuações de temperatura são todos benefícios do uso de nitrogênio nos pneus.
As companhias aéreas comerciais, bem como o programa do ônibus espacial dos Estados Unidos, usam nitrogênio nos pneus para evitar incêndios e estouros causados pelo superaquecimento dos pneus durante o pouso. Quando um avião de passageiros pousa, os pneus são submetidos a grandes quantidades de calor, pois os freios tentam desacelerar o avião pesado até a parada. Pneus cheios de ar comprimido podem sofrer superaquecimento e estourar. A colocação de nitrogênio nos pneus evita que isso ocorra. Usar nitrogênio nos pneus também protege contra pneus furados do ciclismo de frio e calor, conforme o avião vai da pista para altitudes de cruzeiro e volta.
As equipes de corrida competitiva usam nitrogênio nos pneus por muitos motivos. A redução de peso de um pneu com nitrogênio é mínima quando comparada com a de um pneu com ar comprimido. Freqüentemente, na competição, uma pequena redução no peso pode ser a diferença na vitória ou na perda de uma corrida. As equipes também colocam nitrogênio nos pneus para impedir a diferença no aumento da pressão do pneu conforme o pneu atinge a temperatura de corrida. Um pneu cheio de ar comprimido pode variar muito, desde a pressão de ar inicial até a pressão de ar à medida que o pneu esquenta, fazendo com que o carro de corrida se torne difícil de dirigir, pois as características de manuseio ficam erradas.
Em um veículo de rua, a vantagem de rodar com pneus com nitrogênio é encontrada na milhagem de combustível. O nitrogênio permite que os pneus mantenham uma pressão ideal por um período maior. É um fato que a milhagem de combustível é aumentada mantendo a pressão dos pneus; no entanto, muitas pessoas não monitoram a pressão dos pneus de maneira consistente. Considerando que o ar comprimido pode conter até 5 por cento de água, manter as pressões adequadas dos pneus pode ser alcançado facilmente usando nitrogênio nos pneus em vez de ar comprimido.