Nitrát reduktasa (NR) redukuje nitrát na nitrit. Její role je dvojí: asimilační nebo disimilační. Disimilace slouží k reoxidaci NADH v respiračním řetězci, kdy je nitrát terminálním aceptorem namísto kyslíku (bakterie). Disimilační enzym je pevně vázán na bakteriální membránu k cytochromu b. Asimilační nitrátreduktasa redukuje nitrát na nitrit a pak dále na amoniak. Tento enzym se vyskytuje zejména v chloroplastech a redukčním činidlem je NADH či NADPH pocházející z cytosolu. Nitrit je redukován nitritreduktasou (NiR). Zdroj redukčních ekvivalentů je ferredoxin, takže redukce nitritu v rostlinách probíhá pouze na světle.