Omdannelse af atmospheric nitrogen (N ₂) til oxideret formularer, der kan sidestilles med planter. Biologiske nitrogen fixation katalyseres af enzymet nitrogenase, som kun findes i prokaryoter. Visse blågrønalger og nogle slægter af bakterier (fx Rhizobium spp.; Azotobacter spp.) formår at biochemically fastsættelsen af kvælstof. Disse bakterier er meget vigtige symbionter for planter, der vokser i kvælstof-fattige jorder.