硝化反硝化是一種生物化學過程，涉及以下內容：
硝化過程。在有氧條件下，氨氮被硝化細菌氧化成亞硝酸鹽和硝酸鹽。這一過程包括兩個基本反應步驟：由亞硝酸菌將氨氮轉化為亞硝酸鹽，由硝酸菌將亞硝酸鹽轉化為硝酸鹽。硝化細菌利用CO2、CO32-、HCO3-等作為碳源，通過NH3、NH4+、或NO2-的氧化還原反應獲得能量。
反硝化過程。在缺氧條件下，反硝化菌將亞硝酸鹽和硝酸鹽還原成氮氣（N2）而從無水中逸出。反硝化菌是一類化能異養兼性缺氧型微生物，利用硝酸鹽和亞硝酸鹽中的N3+和N5+作為電子受體，O2-作為受氫體生成水和OH-鹼度。
這兩個過程共同作用，參與自然界的氮循環。