固氮作用有三种途径，即生物固氮、大气固氮（自然固氮）和工业固氮。生物固氮是固氮微生物的一种特殊生理功能，目前已知的固氮微生物主要包括三种类型，即自生固氮微生物、共生固氮微生物和联合固氮微生物。大气固氮是闪电时，大气中的氮气与氧气直接化合生成一氧化氮，一氧化氮不稳定，极易被氧化成二氧化氮，之后二氧化氮与水反应生成亚硝酸和硝酸。工业固氮是合成氨气。