固氮作用（nitrogen fixation）是指將分子態氮（N2）還原成氨（NH3）和其他含氮化合物的過程。這一過程在自然界中非常重要，因為它為植物和土壤提供氮肥，從而支持生命活動。固氮作用可以通過兩種方式進行：
生物固氮。生物固氮是指分子態氮在生物體內被還原為氨的過程。這一過程主要由固氮微生物（如細菌、放線菌和藍藻）通過其體內的固氮酶實現。這些微生物可以自生生活，與植物共生，或者與植物形成聯合固氮的關係。
非生物固氮。非生物固氮是指通過自然現象（如閃電、高溫放電）將分子態氮轉化為含氮化合物的過程。這些過程雖然能夠固定一部分氮，但效率較低。
固氮作用在農業和生態系統中扮演著關鍵角色，它不僅為植物提供必需的氮營養，還能提高土壤肥力。通過人工方式模擬生物固氮過程，如工業合成氨，對人類文明的發展產生了深遠影響。