Vi khuẩn cố định nitơ kết hợp nitơ nguyên tố với hydro hoặc oxy để tạo ra các hợp chất mà cây trồng cần cho sự phát triển, bao gồm amoniac và nitrat. Một số vi khuẩn cố định nitơ hoạt động độc lập, trong khi những vi khuẩn khác hoạt động với cây họ đậu để hoàn thiện sự biến đổi. Vi khuẩn cố định nitơ chuyển hóa hơn 90% lượng nitơ mà cây sử dụng.
Tảo lục lam là một ví dụ về vi khuẩn cố định nitơ hoạt động độc lập. Các chất cố định nitơ độc lập biến đổi ít hơn 5 pound nitơ trên một mẫu Anh nhưng là nguồn nitơ đáng kể cho cánh đồng lúa.
Ở các cây họ đậu, vi khuẩn cố định đạm xâm nhập vào hệ thống rễ của cây. Sự lây nhiễm gây ra sự hình thành một nút để lưu trữ nitơ. Thực vật cung cấp thức ăn cần thiết để giữ cho vi khuẩn tồn tại trong mối quan hệ cộng sinh này. Ở cỏ linh lăng, các nút hình thành thành cấu trúc giống bàn tay với đường kính lòng bàn tay và ngón tay khoảng 1/2 inch. Miễn là các điều kiện phát triển vẫn còn thuận lợi, vi khuẩn tiếp tục chuyển hóa nitơ trong suốt phần còn lại của mùa sinh trưởng.Trên đậu, đậu Hà Lan và đậu phộng, các nút có hình tròn và kích thước xấp xỉ bằng hạt đậu lớn. Một cây đậu phộng duy nhất hình thành lên đến 1.000 trong số các nút này. Tuy nhiên, căng thẳng trên cây làm cho nó ngừng cố định nitơ. Trong khi nông dân có thể thay đổi một số điều kiện gây ra căng thẳng do điều kiện đất đai, họ có rất ít khả năng kiểm soát nhiệt độ hoặc thiếu độ ẩm. Các loại đậu tạo ra tới 25 pound nitơ cố định trên mỗi mẫu Anh.
