Cykl azotu działa poprzez napędzanie cyrkulacji azotu przez biotyczne i abiotyczne elementy ekosystemu. Cykl zaczyna się i kończy na molekularnym azocie pływającym swobodnie jako główny składnik atmosfery ziemskiej.
Azot atmosferyczny może być pochłaniany przez deszcz i przenoszony do gleby jako kwas azotowy lub HNO3. Gdy znajdą się w glebie, bakterie i niektóre rośliny typu roślin strączkowych wiążą azot. Orzeszki ziemne, koniczyna i soja występują symbiotycznie z mikroorganizmami, aby wykorzystać kwas azotowy jako nawóz do wspomagania ich wzrostu. Produktem ubocznym tego procesu jest związek chemiczny o nazwie amoniak lub NH3. Amoniak jest wykorzystywany jako paliwo przez specjalistyczne bakterie, które ostatecznie przekształcają go w azotan, NO3-, który rośliny mogą następnie wykorzystać do wydajnej syntezy białek.
Kiedy rośliny umierają, ich składniki odżywcze są zużywane przez mikroorganizmy w glebie. Azotan, którego używali w życiu, jest następnie dostępny dla tych mikroorganizmów do dalszego rozkładu. Po zużyciu azotan jest krakowany procesami metabolicznymi drobnoustrojów do azotu, N2 i wtórnego produktu ubocznego znanego jako podtlenek azotu lub NO2. Molekularny azot, uwolniony w ten sposób z biotycznego komponentu cyklu, jest wydalany przez mikroby i wosy z powrotem do atmosfery, aby poczekać na następny deszcz.
