Niezastąpioną rolę w tym procesie odgrywają bakterie. To właśnie one redukują azot atmosferyczny do azotu amonowego, przyswajalnego dla roślin. Proces ten przeprowadzają tzw. bakterie brodawkowe, żyjące w symbiozie z roślinami bobowatymi, oraz obecne w glebie bakterie wolnożyjące, głównie z rodziny Azotobacter. Jest to szczególnie ważny proces, gdyż nie ma innej drogi włączenia azotu w obieg materii żywej. Żadne inne organizmy nie posiadają enzymu nitrogenazy i nie potrafią przeprowadzać asymilacji azotu cząsteczkowego. Rośliny zielone i bakterie żyjące w środowisku glebowym przyswajają azot w większości z obecnych w glebie związków azotowych (jony azotanowe i amonowe). Związki azotu obecne w glebie pochodzą z mineralizacji/rozkładu materii organicznej i z nawozów azotowych, do których zaliczymy m.in. nawozy amonowe, saletrzane, saletrzano-amonowe oraz nawozy amidowe (mocznik). Azot wbudowywany jest następnie w tkanki roślinne i dopiero w tej formie może być wykorzystany przez organizmy heterotroficzne – cudzożywne, dla których substancje odżywcze stanowią inne organizmy roślinne lub zwierzęce żywe lub martwe). W organizmie człowieka i innych ssaków azot wchodzi w skład szeregu niezbędnych dla życia związków, takich jak aminokwasy, białka, kwasy nukleinowe, niektóre lipidy i większość witamin rozpuszczalnych w wodzie. Związki zawierające azot pełnią w organizmie bardzo wiele istotnych funkcji biologicznych, po spełnieniu których są rozkładane. Człowiek wydala azot w postaci mocznika, kwasu moczowego i kreatyniny, ptaki w postaci kwasu moczowego, a ryby i inne organizmy wodne w postaci amoniaku. Część azotu z azotanów, dzięki działaniu bakterii beztlenowych redukujących azotany do azotu cząsteczkowego w procesie denitryfikacji, wraca do atmosfery. W ten sposób obieg azotu zostaje zamknięty.