Nitrosamine entstehen aus sekundären Aminen durch Einwirkung von nitrosierenden Agentien (z. B. salpetrige Säure und deren Salze, die Nitrite, Stickstoffoxide). Nitrosamine werden im sauren Milieu gebildet, wie es etwa auch endogen im menschlichen Magen herrscht. Dabei bildet sich aus  Nitrit zunächst HNO2. Diese spaltet sich nach erneuter Protonierung in ein Nitrosyl-Kation (NO+) und Wasser auf [siehe (1)]. Das Nitrosyl-Kation reagiert mit dem Amin zum Nitrosamin weiter [siehe (2)]. Andererseits können Nitrosamine auch endogen durch körpereigene Bakterien gebildet werden.