Ciclul azotului este un proces în care azotul din atmosferă este transformat într-o formă care poate fi folosită de plante și animale. Acest lucru se întâmplă prin acțiunea bacteriilor și, începând cu secolul al XX-lea, prin activitatea umană. Când azotul este transformat în forma sa utilizabilă, se spune că este fixat, iar plantele și algele încorporează azotul în aminoacizi, proteine și acid dezoxiribonucleic (ADN). Animalele obțin compuși care conțin azot din plante, făcând ciclul azotului esențial pentru toată viața de pe pământ. Atunci când viețuitoarele mor, alte tipuri de bacterii eliberează azotul din aceste substanțe înapoi în atmosferă, completând ciclul.
Sub forma N2, azotul reprezintă aproximativ 80% din atmosfera Pământului. Această formă de azot nu poate fi folosită de plante sau de animalele care se bazează pe ele. Bacteriile sunt necesare pentru a transforma N2 în amoniac (NH3) și ioni de amoniu (NH4+). Într-un proces numit nitrificare, bacteriile din sol transformă amoniacul în ion nitrat (NH3). Această parte a ciclului azotului, cunoscută sub numele de fixare a azotului, permite plantelor să producă aminoacizi și alți compuși care conțin azot de care depinde toată viața animală. O cantitate foarte mică de azot fix este generată anual de fulgerele și unele procese chimice nevii.
Pentru a finaliza ciclul azotului, materia organică a plantelor și animalelor moarte este descompusă de o altă clasă de bacterii. Acest proces, care eliberează azotul fixat, se numește denitrificare. Azotul reintră în atmosferă în forma inițială de N2 sau sub formă de amoniac.
Datorită unei descoperiri științifice importante, oamenii nu mai trebuie să se bazeze pe azotul disponibil produs de bacterii. Acest lucru a dus la îngrășăminte sintetice pe bază de azot, pe care se bazează foarte mult în agricultură pentru a hrăni un număr substanțial de oameni ai lumii. În acest fel, oamenii au devenit o parte importantă a ciclului azotului. S-a estimat că până la 50% din azotul fix prezent în mediu există din cauza activității umane.
Unele plante și animale au o relație specială cu bacteriile fixatoare de azot. Rădăcinile unor plante, în special leguminoasele, au noduli pe rădăcinile lor, unde bacteriile generează azot care poate fi utilizat direct de plantă. În schimb, bacteriile primesc substanțe organice din plante, pe care le folosesc ca hrană. Unele animale precum vacile și bivolii găzduiesc și bacterii fixatoare de azot în tractul lor digestiv, care produc o cantitate substanțială din compușii care conțin azot de care au nevoie animalele.