一氧化氮合酶（NOS）是一种同工酶，分别存在于内皮细胞、巨噬细胞、神经吞噬细胞及神经细胞中。
一氧化氮合酶存在于神经元中，在不同脑区呈选择性分布。因为一氧化氮很不稳定，因而研究生成一氧化氮的酶似乎更容易些，特别是一氧化氮合酶拮抗剂的发现，大大促进了一些一氧化氮功能的研究。
一氧化氮合酶广泛存在于神经系统，其同功酶有三种亚型，即在正常状态下表达的神经元型一氧化氮合酶（nNOS）和内皮型一氧化氮合酶（eNOS）以及在损伤后诱导表达的诱导型一氧化氮合酶（iNOS）。来源于诱导型一氧化氮合酶和神经元型一氧化氮合酶的一氧化氮合酶有神经毒性作用，来源于内皮型一氧化氮合酶的一氧化氮有神经保护作用。
nNOS(NOS1)和eNOS(NOS3) 为钙依赖型，iNOS(NOS2)为钙非依赖型。nNOS也存在于心肌组织中
NOS以L-精氨酸为底物，利用氧生成NO和L-瓜氨酸。NOS还能生成氧化产物