Als Nitrifikation bezeichnet man den Umwandlungsprozess, bei dem bestimmte Bakteriengattungen das in der Bodenlösung befindliche Ammonium (NH₄⁺) in mineralisches Nitrat (NO₃^-) umsetzen. Die beteiligten Bakterien decken aus diesem Oxidationsvorgang ihren Energiebedarf und benötigen somit keine organische Substanz. Die besten Bedingungen für diese Mikroorganismen herrschen bei einer guten Sauerstoffversorgung (O₂), warmen Temperaturen (25 - 30°C) und einer neutralen Bodenreaktion (pH 7,0). Mit abnehmendem pH-Wert vermindert sich ihre Aktivität bis unterhalb von pH 4,1 praktisch keine Nitrifikation mehr stattfindet. Kontraproduktiv dazu, werden allerdings bei der Nitrifikation Wasserstoffionen (H⁺) frei, die den pH-Wert des Bodens sinken lassen (Versauerung).

Der Vorgang vollzieht sich in zwei Phasen: Der erste Schritt, bei dem das Ammonium in Nitrit umgewandelt (NO₂^-) wird, wird vorwiegend von Arten der Gattung Nitrosomonas, Nitrosolobus und Nitrosospira durchgeführt. Im zweiten Schritt bauen Bakterien der Gattung Nitrobacter das zuvor gebildete Nitrit in pflanzenverfügbares Nitrat um.