Azoto ciklas yra procesas, kurio metu azotas iš atmosferos paverčiamas tokia forma, kurią gali naudoti augalai ir gyvūnai. Tai atsitinka veikiant bakterijoms, o nuo XX amžiaus – žmogaus veiklai. Kai azotas paverčiamas tinkama forma, jis yra fiksuotas, o augalai ir dumbliai įtraukia azotą į aminorūgštis, baltymus ir dezoksiribonukleino rūgštį (DNR). Gyvūnai azoto turinčius junginius gauna iš augalų, todėl azoto ciklas yra būtinas visai gyvybei žemėje. Kai gyvi padarai miršta, kitų rūšių bakterijos šiose medžiagose esantį azotą išleidžia atgal į atmosferą, užbaigdamos ciklą.
N2 formos azotas sudaro apie 80 procentų Žemės atmosferos. Šios azoto formos negali naudoti augalai ar gyvūnai, kurie nuo jo priklauso. Bakterijos reikalingos N2 paversti amoniako (NH3) ir amonio jonais (NH4+). Nitrifikacijos procese dirvožemio bakterijos paverčia amoniaką nitratų jonais (NH3). Ši azoto ciklo dalis, žinoma kaip azoto fiksacija, leidžia augalams gaminti aminorūgštis ir kitus azoto turinčius junginius, nuo kurių priklauso visa gyvūnų gyvybė. Kasmet žaibo smūgių ir kai kurių negyvųjų cheminių procesų metu susidaro labai mažas fiksuoto azoto kiekis.
Kad azoto ciklas būtų užbaigtas, negyvų augalų ir gyvūnų organines medžiagas skaido kita bakterijų klasė. Šis procesas, kurio metu išskiriamas fiksuotas azotas, vadinamas denitrifikacija. Azotas vėl patenka į atmosferą pradine N2 forma arba kaip amoniakas.
Dėl svarbaus mokslinio atradimo žmonėms nebereikia pasikliauti turimu azotu, kurį gamina bakterijos. Taip atsirado sintetinės azoto pagrindu pagamintos trąšos, kuriomis žemės ūkis išmaitina daug pasaulio žmonių. Tokiu būdu žmonės tapo svarbia azoto ciklo dalimi. Apskaičiuota, kad net 50 procentų aplinkoje esančio fiksuoto azoto susidaro dėl žmogaus veiklos.
Kai kurie augalai ir gyvūnai turi ypatingą ryšį su azotą fiksuojančiomis bakterijomis. Kai kurių augalų, ypač ankštinių, šaknys turi mazgelius, kuriuose bakterijos gamina azotą, kurį augalas gali panaudoti tiesiogiai. Už tai bakterijos iš augalų gauna organinių medžiagų, kurias naudoja kaip maistą. Kai kurie gyvūnai, pavyzdžiui, karvės ir buivolai, savo virškinimo trakte taip pat turi azotą fiksuojančių bakterijų, kurios gamina daug azoto turinčių junginių, kurių reikia gyvūnams.