生命体里的氮主要是以氨基（氮和氢）、碱基（氮和碳连接成环）的形态与碳、氢、氧以及硫、磷等组成了生命的机体材料——蛋白质、核酸等，从而构成了生命体细胞及组织的结构物质和生命的遗传物质。蛋白质、核酸都是生物大分子，它们基本的结构单位是由氨基（—NH2）参与组成的氨基酸和碱基参与组成的核苷酸，因此可以说氮元素是生命中的主角。

蛋白质是生物体内最基本也是最重要的物质之一，任何有生命的生物，几乎都少不了蛋白质，即使是病毒，它可以不含糖类和脂质，但却仍有着蛋白质的外衣。每个蛋白质分子大约含10%～15%的氮原子。因此，大多数生物含有8%～16%的氮，动物约为16%，植物约为8%。

所有地球上的生物都在大气下生活，大气中的79%都是氮气，可动植物却不能直接吸收大气中的氮元素，主要原因是氮分子的两个氮原子之间是以极牢固的三键结合的，要使它们断裂，需要每摩尔670千焦的能量。

动物可以通过食物来取得氮；植物就只能通过吸收土壤中的氨、硝酸盐来获得氮。有一种特殊的植物——食虫草类植物，一般都生长在土壤贫瘠的地方，比如酸性的湿地和沼泽地带，在那里，土壤中含的氮就极少，它们往往得不到足够的氮元素。因此，它们必须另外再捕食昆虫甚至小动物才能满足自身的营养需求。有些捕食昆虫的植物并非直接把捕捉到的昆虫吃掉，它们是利用茎上浓密的黏性软毛捕捉蚜虫和其他小型无脊椎动物，等到这些虫子死亡落入土中后，再利用根吸收其遗骸的氮元素，这类植物要多得多，达数百种，其中包括大家熟悉的矮牵牛、观赏型烟叶、土豆、西红杮等。

在土壤里还有一种固氮菌，能使空气里的氮变成氨。固氮菌的机理是依靠它所含的两种独特的酶，降低了反应所需的活化能，从而较容易地断开氮分子的化学键而使之与氢结合。在土壤中，固氮菌与豆类植物的根相接触时，就会从根毛进入根的皮层细胞，形成了根瘤菌。据估计，一公顷豆类植物的根瘤菌每年就能够固定350千克的氮。

闪电的巨大能量可使空气加热到50000℃，因此就能使氮分子的化学键断开变成硝酸并转入到土壤溶液中。据估计，地球上每天自发雷击约4.4万次，闪电约800万次，一次闪电爆发的电量达2万兆瓦。研究人员因此研究人工控制雷电，我国自1989年以来曾先后研制成数百枚引雷火箭，在北京康庄地区、兰州永登地区获得8次引雷成功。引雷的作用产生了大量的氮肥，使得附近的玉米地结出的双棒玉米居然高于其他地块三倍以上，由此也可见闪电对固氮所起的巨大作用。

植物的根部吸收氨或硝酸盐，把氮元素运输到植物体内，植物吸收的硝酸盐在植物叶或根细胞中利用光合作用提供的能量或利用糖酵解和三羧酸循环过程提供的能量还原为亚硝态氮，继而还原为氨。在植物体内的氨继而参与各种有机物质的生成。在氨的同化作用过程中，氨还与谷氨酸、天冬氨酸等各种有机化合物相结合，产物为谷氨酰胺、天冬酰胺等。谷氨酰胺和天冬酰胺在氨基酸合成过程中可提供氨基，与α-酮酸等底物生成100多种氨基酸，其中有20种氨基酸可用来合成蛋白质。植物蛋白最终提供给了动物，动物再将植物性蛋白变成了动物性蛋白。

氮有着较多的化学价，可在生物体内参加较多的生化反应，产生各种不同的数量极多的组成生命体的化学物质。氨基酸等其他含氮化合物在生物体内同时还进行着氮的代谢。在人体中，它们代谢的最终产物是尿酸、尿素、氨等小分子含氮化合物。自然界的微生物又会将动植物残体中的有机氮转化为无机氮（氨态氮和硝态氮），反硝化细菌再继续将硝酸盐和亚硝酸盐还原成分子氮和氨释入大气，这些过程环环相扣地构成了氮在生物中的巨大循环。