Tüm proteinlerde ve DNA'da bulunan azot atomları, ekosistemin abiyotik ve biyotik bileşenleri arasında geri dönüştürülür. Bununla birlikte, yeryüzündeki birincil azot formu, çoğu hayvan ve bitki tarafından kullanılamayan azot gazıdır. Bu nedenle, azot gazı, diğer canlı organizmalardan geçmeden önce azot sabitleyen bakteriler tarafından kullanılabilir bir forma dönüştürülmelidir. İnsan tarımında azot içeren gübrelerin ve hayvansal atık ürünlerin kullanılması, doğal azot döngüsünü büyük ölçüde etkilemektedir.
Soluduğumuz havanın yaklaşık %78'i azot gazıdır. Bununla birlikte, çok az organizma onu bu formda, N2, kullanabilir. Azot, proteinler ve DNA gibi tüm organizmalarda temel molekülleri oluşturmaktadır. Atmosferik azot formunu kullanamayan çoğu organizma, azot sabitleme ve nitrifikasyon prokaryotlarının yan ürünlerini kullanır. Azot fiksasyonu nitrojen gazını (N2) amonyağa (NH3) dönüştürürken nitrifikasyon NH3'u nitritlere (NO2–) ve nitratlara (NO3–) dönüştürür. Bitkiler doğrudan amonyak ve nitratları kullanabilirler ve bitki yiyen organizmalar bitkileri sindirerek azot elde edebilirler. Bu organizmalar öldüğünde, topraktaki bakteriler organik azotu amonifikasyon adı verilen bir işlemle amonyağa dönüştürebilir. Denitrifikasyon yoluyla aerobik bakteriler, amonyağı atmosfere geri salınan azot gazına dönüştürebilir ve döngüyü tamamlayabilirler.
Azotun uzun süreli depolanması için birincil rezervuar, atmosferdeki azot gazıdır. Bununla birlikte, ekosistemde başka, daha küçük azot yutakları da vardır. Azot, bataklıklarda, deniz sedimanlarında ve tortul kayalarda nispeten uzun süre bağlı kalabilirler. Bununla birlikte, azot bileşikleri suda çözünürlüğü fazla olduğundan, tortul kayaların ayrışması azotu ekosisteme geri salabilir.
Azot genellikle doğal ortamlarda bitki büyümesi için sınırlayıcı bir faktör olduğundan, çiftçiler tarımsal verimi artırmak için gübre olarak toprağa azot ekler. Sucul ekosistemlere tarımsal akış, ötrofikasyona ve toksik alg türlerinin doğal olmayan bir şekilde hızlı büyümesine neden olabilir. Çok sayıda çiftlik hayvanı yetiştirmek, topraktaki ve yerel su kaynaklarındaki nitrik atık miktarını da artırabilir.
