反硝化作用是一種生物化學過程，主要發生在厭氧或缺氧環境中，在這個過程中，反硝化細菌將硝酸鹽（NO3-）和亞硝酸鹽（NO2-）還原爲氮氣（N2）或一氧化二氮（N2O）。
這一過程是氮素循環中的重要環節，有助於控制水體中的硝酸鹽污染，同時也在農業生產中扮演着重要角色，有助於減少氮素的損失。在反硝化過程中，電子從電子供體（如含碳化合物、還原型硫化物和氫等）通過一系列電子載體傳遞給氮氧化物，最終將硝酸鹽或亞硝酸鹽還原爲氮氣或一氧化二氮。參與反硝化作用的微生物主要是細菌，它們在土壤、水體、淤泥和廢物處理等環境中廣泛存在。