固氮作用是指將氮氣（N2）轉化為氨（NH3）或其它氮的化合物的過程。這一過程可以通過生物、化學或物理方式實現。以下是固氮作用的幾種主要方式及其對應的化學方程式：
生物固氮。豆科植物中的根瘤菌、固氮螺旋桿菌、固氮藍藻等微生物體內含有固氮酶，能夠催化氮氣轉化為氨。這一過程是在常溫常壓下進行的。工業上，通過高溫、高壓和化學催化劑的作用，使氮氣與氫氣反應生成氨，這是一種人工固氮的方法。
自然固氮。在自然環境中，氮氣可以通過閃電、宇宙射線和火山活動等高能過程轉化為氨或硝酸鹽。這些高能過程導致氮氣氧化成一氧化氮（NO），進而轉化為二氧化氮（NO2），最終形成硝酸鹽。