Il ritorno dell'azoto dagli organismi viventi nell'atmosfera si ottiene attraverso un processo chiamato denitrificazione. La denitrificazione viene effettuata da alcuni microrganismi, come batteri e archaea, che utilizzano i nitrati come accettore di elettroni durante la respirazione. Questi microrganismi convertono i nitrati in gas azoto, che viene rilasciato nell'atmosfera.

La denitrificazione avviene tipicamente in ambienti con bassi livelli di ossigeno, come terreni impregnati d'acqua, zone umide e cumuli di compost. È un processo importante nel ciclo dell'azoto, poiché aiuta a mantenere l'equilibrio dell'azoto nell'ecosistema e garantisce che l'azoto sia disponibile per la crescita delle piante.