Entre os organismos fixadores de nitrogênio encontramos as bactérias de vida livre, as cianobactérias que vivem na água ou solo e algumas espécies de bactérias do gênero Rhizobium sp que vivem em associação com raízes de leguminosas (soja, ervilha, feijão, amendoim). A amônia também pode ser encontrada em produtos de excreção de muitos animais.
A amônia liberada pelos fixadores de nitrogênio é transformada por bactérias do gênero Nitrosomonas e Nitrobacter. Elas realizam a nitrosação (transformação de amônia em nitrito NO2 - ) e a nitratação (transformação de nitrito em nitrato NO3 - ). A nitrosação e a nitratação juntas recebem o nome de nitrificação. Essas oxidações liberam energia com a qual a bactéria fabrica suas cadeias de carbono através da quimiossíntese.
Os nitritos e nitratos podem, assim, ser absorvidos e usados pelas plantas na fabricação de seus aminoácidos e através da cadeia alimentar são incorporados pelos animais.