Kvävefixering är processen att omvandla atmosfärisk kvävgas (N2) till föreningar som ammoniak (NH3) eller nitrater (NO3-), som sedan kan användas av växter för tillväxt och andra biologiska processer.

Även om kvävefixering ofta hänvisas till som den process som återför kväve till atmosfären, är det viktigt att notera att kvävefixering främst innebär omvandling av atmosfäriskt kväve till användbara föreningar, snarare än att släppa ut kväve tillbaka till luften.

Utsläppet av kväve tillbaka till atmosfären sker främst genom denitrifikation, vilket är en process som utförs av vissa bakterier i mark och vatten. Under denitrifiering omvandlar bakterier nitrater eller nitriter till kvävgas (N2), som sedan släpps ut i atmosfären.