由于硝酸铵极易溶于水，严重的吸湿性和结块性是其作为炸药最主要的缺陷，因此科学家致力于硝酸铵炸药的技术研究，开发出了改性硝铵炸药、膨化硝铵炸药和粉状乳化硝铵炸药，有效地提升了硝酸铵炸药的爆炸性能和使用范围。比如，为了降低硝酸铵的吸湿性，可以在硝酸铵中添加十八烷胺盐、十二烷胺基磺酸钠等表面活性剂；为了降低其结块性，可以加入木粉、棉籽饼粉、树皮粉等。又如，将硝酸铵的水溶液与矿物油及其他可燃剂组成油相溶液，经乳化形成一种油包水的乳化体系，然后经成粉工艺制成粉状乳化硝铵炸药。这种粉状乳化炸药具有良好的抗水性能和储存稳定性，有较高的爆轰感度、优良的爆炸性能和抗水能力，同时对人体无毒害，对环境无污染，成本低，工艺先进。
此外，还可以将硝酸铵固体制成液体硝酸铵直接作为炸药使用，这样，生产过程中取消了结晶、包装、转运等工序，生产环节大幅度减少，爆炸性大大降低，安全性得到极大提高，其工艺既符合国家政策要求，又符合行业优化生产的需求。以上优点使得液体硝酸铵直接应用于工业炸药生产的工艺也成为今后炸药行业发展的主流之一。
作为氧化剂为航天助力
硝酸铵除了扮演化学肥料和工业炸药这两个重要角色之外，其作为固体火箭推进剂的氧化剂，在全球范围内也受到了广泛关注。
固体推进剂是固体火箭发动机的动力源用材料，是经过特殊加工、自身含有氧化剂和燃烧剂，能够在没有环境氧的参与下自持燃烧并产生大量炽热气体的含能材料，在导弹和航天技术发展中起着重要作用。
高氯酸铵（NH4ClO4）因性能高和燃速快等优点成为现代大多数固体推进剂的主要氧化剂，但高氯酸铵燃烧时所产生的含氯化合物使火箭具有很强的特征信号而易被监测，同时还会导致环境问题。比如，高氯酸铵基推进剂燃烧的主要产物之一是氯化氢（HCl），它和空气中的水蒸气混合形成盐酸，产生烟雾并具有剧毒性。据统计，当航天飞机发射时，每个固体火箭助推器会产生100多吨氯化氢。此外，高氯酸铵基推进剂的另一个威胁就是它燃烧释放的含氯化合物会破坏平流层臭氧层。
为了使航天技术更好地服务于人类而又尽可能地减少对环境的污染和破坏，要求研制“洁净”推进剂的呼声不断高涨。具有环境友好和低特征信号的无氯推进剂受到了人们越来越多的关注，而符合这些要求的硝酸铵成为了替代高氯酸铵作为固体推进剂氧化剂的理想物质。
硝酸铵氧化剂具有来源广、廉价、燃烧火焰温度低、分子内不含氯或其他卤素，燃烧后不产生氯化氢、对温度和冲击不敏感，在宽温度范围内有较好的力学性能的优点，因此硝酸铵氧化剂在低特征信号和钝感推进剂的应用中十分受关注。但硝酸铵作为固体推进剂的氧化剂也存在诸多不足，比如能量低、燃速慢、吸湿性强、室温下相转变易引起体积变化等，这也使得它在固体推进剂中的应用受到较大的限制。
经过不懈努力，科学家通过引入添加剂对硝酸铵进行了改性以克服其不足。比如，在推进剂体系中引入含能黏合剂及含能增塑剂，弥补了硝酸铵能量低的不足；加入燃速催化剂，如氧化铁（Fe2O3）、氧化铬（Cr2O3）、二氧化锰（MnO2）、重铬酸钾（K2Cr2O7）等，提高了硝酸铵基推进剂的燃速；加入表面活性剂或聚苯乙烯等聚合物从而改善硝酸铵的吸湿性；加入相稳定剂，如硝酸钾（KNO3）、氧化铜（CuO）、氧化高镍（Ni2O3）、氧化锌（ZnO）等，解决了硝酸铵的相转变问题。此外，在硝酸铵中添加一定比例的高氯酸铵，也可使硝酸铵达到相稳定，同时还可提高硝酸铵基推进剂的比冲和燃速。
