วัฏจักรไนโตรเจนเป็นกระบวนการที่ไนโตรเจนจากบรรยากาศถูกแปลงเป็นรูปแบบที่สามารถใช้งานได้โดยพืชและสัตว์ สิ่งนี้เกิดขึ้นผ่านการกระทำของแบคทีเรียและเริ่มต้นในศตวรรษที่ 20 ซึ่งเป็นกิจกรรมของมนุษย์ เมื่อไนโตรเจนถูกแปลงให้อยู่ในรูปแบบที่ใช้งานได้มันถูกกล่าวว่าได้รับการแก้ไขและพืชและสาหร่ายจะรวมไนโตรเจนเป็นกรดอะมิโนโปรตีนและกรด deoxyribonucleic (DNA) สัตว์ได้รับสารประกอบที่มีไนโตรเจนจากพืชทำให้วัฏจักรไนโตรเจนเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับทุกชีวิตบนโลก เมื่อสิ่งมีชีวิตตายลงแบคทีเรียชนิดอื่น ๆ จะปล่อยไนโตรเจนในสารเหล่านี้กลับสู่ชั้นบรรยากาศจนครบวงจร
ในรูปแบบ N 2 ไนโตรเจนคิดเป็นประมาณ 80 เปอร์เซ็นต์ของชั้นบรรยากาศโลก ไนโตรเจนในรูปแบบนี้ไม่สามารถใช้กับพืชหรือสัตว์ที่พึ่งพาพวกมันได้แบคทีเรียจะต้องแปลง N 2 ให้เป็นแอมโมเนีย (NH 3 ) และแอมโมเนียมไอออน (NH 4 +) ในกระบวนการที่เรียกว่าไนตริฟิเคชั่นแบคทีเรียในดินจะแปลงแอมโมเนียให้เป็นไนเตรตไอออน (NH 3 ) ส่วนหนึ่งของวัฏจักรไนโตรเจนนี้เรียกว่าการตรึงไนโตรเจนช่วยให้พืชสามารถผลิตกรดอะมิโนและสารประกอบที่ประกอบด้วยไนโตรเจนอื่น ๆ ที่ชีวิตสัตว์ทุกชนิดต้องพึ่งพา ไนโตรเจนคงที่จำนวนน้อยมากถูกสร้างขึ้นทุกปีจากฟ้าผ่าและกระบวนการทางเคมีที่ไม่มีชีวิต
เพื่อให้วัฏจักรไนโตรเจนสมบูรณ์ขึ้นสารอินทรีย์ของพืชและสัตว์ที่ตายแล้วจะถูกย่อยสลายโดยแบคทีเรียอีกประเภท กระบวนการนี้ซึ่งปล่อยไนโตรเจนคงที่เรียกว่า denitrification ไนโตรเจนจะเข้าสู่ชั้นบรรยากาศในรูปแบบดั้งเดิมของ N 2 หรือแอมโมเนีย
เนื่องจากการค้นพบทางวิทยาศาสตร์ที่สำคัญมนุษย์ไม่จำเป็นต้องพึ่งพาไนโตรเจนที่ผลิตจากแบคทีเรียอีกต่อไป สิ่งนี้ส่งผลให้ปุ๋ยที่ใช้ไนโตรเจนสังเคราะห์ซึ่งเป็นที่พึ่งในภาคเกษตรกรรมเป็นอย่างมากในการเลี้ยงประชากรโลกจำนวนมาก ด้วยวิธีนี้มนุษย์ได้กลายเป็นส่วนสำคัญของวัฏจักรไนโตรเจน มีการประเมินว่ามีไนโตรเจนคงที่มากถึง 50% ในสิ่งแวดล้อมเนื่องจากกิจกรรมของมนุษย์
พืชและสัตว์บางชนิดมีความสัมพันธ์พิเศษกับแบคทีเรียตรึงไนโตรเจน รากของพืชบางชนิดโดยเฉพาะอย่างยิ่งพืชตระกูลถั่วมีปมอยู่บนรากของมันซึ่งแบคทีเรียสามารถสร้างไนโตรเจนที่พืชสามารถนำไปใช้ได้โดยตรง ในทางกลับกันแบคทีเรียจะได้รับสารอินทรีย์จากพืชซึ่งพวกมันใช้เป็นอาหาร สัตว์บางชนิดเช่นวัวและควายยังมีแบคทีเรียที่ตรึงไนโตรเจนในทางเดินอาหารซึ่งผลิตสารประกอบที่ประกอบด้วยไนโตรเจนจำนวนมากที่สัตว์ต้องการ
