Nitơ chiếm khoảng 78 phần trăm thể tích của khí quyển. Nitơ trong khí quyển không tự do kết hợp với các nguyên tố khác, có nghĩa là các sinh vật không thể sử dụng nó cho các quá trình tế bào. Vi khuẩn cố định nitơ lấy nitơ từ không khí và chuyển nó thành loại mà các sinh vật có thể sử dụng. Thực vật hấp thụ nitơ cố định này từ đất. Sau đó, chúng sẽ truyền lại cho động vật khi động vật ăn thực vật.
Một số loài thực vật đã phát triển mối quan hệ cộng sinh với vi khuẩn cố định đạm. Những loài thực vật này cho phép vi khuẩn sống trong các nốt sần trên rễ của chúng, giữ cho nguồn cung cấp nitơ có thể sử dụng được trong tầm tay. Các loại đậu là một ví dụ về loại thực vật sử dụng quy trình này.
Để hoàn thành chu trình nitơ, nitơ cố định phải được chuyển đổi trở lại thành nitơ khí quyển. Vi khuẩn khử nitơ tiến hành quá trình này. Nếu quá nhiều nitơ cố định vẫn còn trong đất, sự mất cân bằng trong đời sống thực vật có thể xảy ra. Sự tương tác của con người với chu trình nitơ có thể làm tăng các tác dụng không mong muốn, làm thay đổi chuỗi thức ăn và dẫn đến mất đa dạng sinh học.
