Молекулярний азот атмосфери засвоюється лише мікроорганізмами. Відомі два роди архебактерій,38 родів бактерій і 20 родів ціанобактерій,які здійснюють азотфіксацію. Всі вони дістали назву діазотрофи. Найважливіші з них бактерії родів ( Azotobacter, Clostridium), деякі актиноміцети (Francia), ціанобактерії (Anabaena, Nostos), та симбіотичні бактерії роду Rhizobium. Нещодавно виявлено,що до азотфіксації здатні бактерії-метаногени,які зумовлюють утворення метану. З вільно існуючих азот фіксаторів досить відомі аеробний Azotobacter, і анаеробний Clostridium.
У грунті серед вільноживучих організмів переважають бактерії,а у водному середовищі функція азот фіксаторів належить синьозеленим водоростям. Несимбіотичні бактерії продукують за рік близько 7 кг. азоту на гектар ріллі.