氮循环是指氮被转换成不同的化学形式的系统，当它在大气、陆地和海洋中循环时，有些对人类和动物有用，有些则不行。
每个人都需要氮，但就不可否认的维持生命的元素而言，这很棘手。生物需要氮气来维持细胞的正常功能。此外，我们实际上是浸泡在氮气中，因为我们的大气中有78%是氮气。然而，这里有一个陷阱：这是一种“水，到处都是水，但没有一滴可以喝”的情况。
虽然氮基本上无处不在，但它在地壳中并不十分丰富，而且对于生物来说，捕捉大气中的氮并利用它来达到自己的目的是极其困难的。这就像在美国明尼苏达州明尼阿波利斯市有一口袋冰岛的冰岛克朗（冰岛官方货币），在那里你不能花它。
美国乔治亚大学欧达姆生态学院的博士研究生杰西·莫特斯(Jessie Motes)说：“氮是氨基酸的主要组成部分，而氨基酸是蛋白质和核酸(如DNA)的组成部分。除了植物蛋白质需要氮外，它还是叶绿素的主要成分，这使得它在光合作用中至关重要。”
因为氮在这个星球上是一种有限的资源，当一个氮原子处于生物可以使用的形式时，它不会花很多时间无所事事。科学家称这种氮为“固定的”。固定的氮被植物吸收，植物被动物吃，动物吃其他动物，动物死后分解，释放出氮回到生态系统中，被细菌或植物利用。这是地球上一个氮原子的循环，它的旅程要么悄无声息地开始，要么伴随着一声巨大的爆炸。
闪电和细菌是将大气中的氮转化为生物可以利用的氮的主要原因。大气中的氮(N2)非常稳定，所以要将其转化为另一种形式需要大量的能量。如果你想知道为什么雨后你的室外植物看起来比你用喷头喷淋它们时更快乐，这是有原因的。因为闪电激活大气中的氮(N2)和水(H2O)，将它们重新配置成氨(NH3)和硝酸盐(NO3)。这些物质以雨水的形式落在地面上，植物将其吸收，提供生长所必需的养分。
在这个光谱的另一端，使有机物获得氮的最常见的方式是当大气中的氮被细菌固定时，其中一些细菌自由地生活在土壤中，而另一些细菌则与某些植物物种享有共生关系。豆科植物，如豌豆、三叶草和花生的根部有小结节，可以吸引细菌将大气中顽固的氮转化为氨或铵，然后用来为植物提供动力。
土壤中氨可以直接使用在植物上，但它也是在第一步硝化作用过程中，通过专门的细菌和古生菌将氨转化为亚硝酸盐根离子(NO2⁻)，然后将其传递到一个完全不同的组进一步将亚硝酸盐氧化成硝酸根离子(NO₃⁻)的原核生物。这个过程很慢，但这是氮在土壤、水生和海洋环境中作为营养物质形成的方式。例如，陆生植物可以通过它们的根毛吸收铵和硝酸盐。专门从事硝化作用的生物在处理城市污水中也很重要。
所有生物最终都会死亡，一种特殊的生物体发出嘶嘶声时所使用的氮会被细菌带走，将富含氮的尸体转化为铵，然后被植物吸收并再次利用。
将生物可利用的氮再次转化为大气中的氮是可能的，这个过程被称为反硝化作用。硝化作用是由能够耐受氧的细菌和古细菌来完成的，并不是所有的原核生物都可以飘浮。在反硝化过程中，某些不需要氧气的厌氧菌会将硝酸盐转化为氮气，这些氮气飘浮到大气中，很难得到，直到闪电或狡猾的固氮细菌出现，将其再次引入氮气循环。
莫特斯说：“像大多数自然过程一样，人类活动通过氮沉降破坏了氮循环。过多的氮会导致温室气体一氧化二氮的排放增加，还会导致水体富营养化，也就是氮污染水源。”
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