氮循环是指自然界中的氮气变化成许多不同形式的氮气被生物体利用的方式。
空气中大约有78%的氮气。生命需要氮化物。氮是蛋白质、DNA和RNA的必要组成部分。在植物中，光合作用和生长都需要氮。然而，生物不能利用空气中的氮元素来做这些事情。需要固氮，将空气中的氮（N2）改变成可以被生命利用的形式。大多数固氮是由称为细菌的微生物完成的。这些细菌有一种酶，能将N2与氢气（H2）结合，生成氨（NH3）。
其中一些细菌生活在植物（主要是豆类）的根部。在这些根部，它们为植物制造氨，植物给它们提供碳水化合物。其他植物通过根部从土壤中取出氮化合物。动物体内所有的氮都来自于吃植物。
土壤中的铵(NH4)是由固氮菌和分解者--细菌和真菌将死亡的生命分解为其部分而产生的。这一过程称为氨化作用。铵具有正电荷。它很容易与土壤中的粘土和腐殖质结合。氨和铵对鱼和其他动物是有毒的。污水和其他废水因此要定期测量。如果氨含量过高，就必须进行硝化作用。
硝化作用是指氨和铵在细菌的作用下氧化成亚硝酸盐（NO2-），再氧化成硝酸盐（NO3-）。由于亚硝酸盐和硝酸盐带有负电荷，它们不容易与土壤结合，会在下雨和灌溉时冲出土壤。饮用水中硝酸盐含量过高对婴儿有害，可引起蓝婴综合症。硝酸盐含量高还会导致湖泊和池塘中藻类生长过多。这种富营养化会对鱼类和其他水生动物造成危害。因此要控制化肥的使用。
在没有氧气的地方，一些细菌会将硝酸盐制造成氮气（N2）来提取能量。这又重新开始了氮循环。这个过程叫做反硝化。
