生物固氮是指某些微生物和生物體，如細菌和植物，通過固氮酶的作用將大氣中的氮氣（N2）轉化為氨（NH3）的過程。
這個過程對於自然界的氮循環至關重要，因為它提供了生物可利用的氮營養鹽，從而支持整個生態系統的生產力。生物固氮的微生物種類繁多，包括細菌、放線菌和藍細菌等。這些微生物利用固氮酶在厭氧條件下催化氮氣的還原反應。生物固氮不僅對農業生產至關重要，因為它為植物提供了必需的氮營養，而且還對全球氣候調節有重要作用。例如，海洋中的固氮生物通過光合作用吸收二氧化碳，從而幫助調節全球氣候。此外，生物固氮還有助於維持土壤氮素養分，減少土壤氮素損失，對農業可持續發展和生態平衡的建立具有重要意義。