Arkea
Arkea melaksanakan banyak langkah dalam siklus nitrogen. Ini meliputi reaksi yang dapat menghapus nitrogen dari ekosistem (seperti respirasi berbasis nitrat dan denitrifikasi) serta proses yang memperkenalkan nitrogen (seperti asimilasi nitrat dan fiksasi nitrogen). Para peneliti baru-baru ini menemukan keterlibatan arkea di reaksi oksidasi amonia. Reaksi-reaksi ini sangat penting dalam lautan. Arkea juga tampaknya penting untuk oksidasi amonia di tanah. Mereka menghasilkan nitrit, dan mikroba lainnya mengoksidasi ke nitrat. Tumbuhan dan organisme lain mengkonsumsi nitrat.
Nitrogen
Banyak senyawa yang penting untuk industri, seperti amonia, asam nitrat, nitrat organik (propelan dan bahan peledak), serta sianida, mengandung nitrogen. Ikatan rangkap tiga yang sangat kuat dalam nitrogen elementer (N≡N), ikatan paling kuat kedua dalam molekul diatomik setelah karbon monoksida (CO), mendominasi kimia nitrogen. Hal ini menyebabkan kesulitan untuk baik organisme maupun industri dalam mengubah N menjadi senyawa yang bermanfaat, tetapi di saat yang sama, membakar, meledakkan, atau menguraikan senyawa nitrogen untuk membentuk gas nitrogen akan melepaskan energi dalam jumlah besar yang seringkali bemanfaat. Amonia dan nitrat sintetis adalah pupuk industri utama, dan pupuk nitrat adalah polutan utama dalam eutrofikasi sistem air.