Równie ważne jak ograniczanie emisji dwutlenku siarki jest ograniczanie emisji tlenków azotu (NO_x). Jest to grupa związków będących produktem spalania, którą jest niezwykle trudno wyeliminować ze spalin za kotłem. W 1992 roku w celu ograniczenia emisji związków azotu wprowadzono w Elektrowni Bełchatów metody pierwotne ograniczania emisji NO_x polegające na optymalizacji procesu spalania. Zoptymalizowano nadmiar powietrza na wylocie z komór paleniskowych i ciśnienia w kolektorze gorącego powietrza kotłów. Zmodernizowano także układy automatycznej regulacji i elementy wykonawcze urządzeń ciągów technologicznych odpowiedzialnych za realizację zoptymalizowanych parametrów pracy kotłów. W wyniku wspomnianych działań osiągnięto redukcję NO_x o ok. 40%. W chwili obecnej bloki 3 i 4 po przeprowadzonych modernizacjach, podczas których zastosowano, celem redukcji NO_x, palniki niskoemisyjne, osiągają stężęnie około 200 mg NO_x/Nm³. Do końca roku 2015 planuje się zastosowanie tych palników we wszystkich blokach energetycznych.