分子态氮被还原成氨和其他含氮化合物的过程.自然界氮（N2）的固定有两种方式：一种是非生物固氮,即通过闪电、高温放电等固氮,这样形成的氮化物很少；二是生物固氮,即分子态氮在生物体内还原为氨的过程.大气中90％以上的分子态氮都是通过固氮微生物的作用被还原为氨的.生物固氮是固氮微生物的一种特殊的生理功能,已知具固氮作用的微生物约近50个属,包括细菌、放线菌和蓝细菌（即蓝藻）,它们的生活方式、固氮作用类型有较大区别,但细胞内都具有固氮酶.不同固氮微生物的固氮酶均由钼铁蛋白和铁蛋白组成.固氮酶必须在厌氧条件下,即在低的氧化还原条件下才能催化反应.固氮作用过程十分复杂,目前还不完全清楚.各种固氮微生物进行固氮作用的总反应可用以下简式表示
N2＋6H+＋nATP＋6e-2NH3＋nADP＋nPi