Přeměna atmosferického dusíku na formu, která může být biochemickými reakcemi přeměněna na organickou formu. Tuto reakci je schopen provádět pouze omezený počet mikroorganismů nazývaných diazotrofy a probíhá za striktně anaerobních podmínek. Reakce je katalyzovaná enzymem nitrogenasou.