Unter anaeroben Bedingungen (Sauerstoffabschluss) kann der Sauerstoff des N0₃^- von Bakterien (Bacillus Pseudomonas) als Elektronen-Akzeptor der Atmungskette genutzt werden. Hierbei wird NO₃^- zu gasförmigen Verbindungen wie N₂ (gasförmiger Stickstoff) oder N₂O (Lachgas) reduziert. Auf diese Weise können erhebliche Mengen des Dünger-N gasförmig freigesetzt werden und damit für die Ernährung der Pflanzen verlohren gehen.

Dieser Prozess ist abhängig von:

der Sauerstoffverfügbarkeit im Boden (je niedriger diese ist, desto stärker ist die Denitrifikation) und dem Gehalt an organischer Substanz im Boden (die den Bakterien als Energiequelle dient).

Das bei der Denitrifikation freigesetzte N₂O wird als klimarelevantes Gas angesehen, da es in der Stratosphäre den Umbau von Ozon (O₃) zu Sauerstoff O₂ fördert und somit zum Abbau des Ozonschildes beiträgt.

Die Denitrifikation (roter Kasten) ist ein Teil des Stickstoffkreislaufs.