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La mayoría de los organimos no pueden utilizar el nitrógeno atmósferico y sólo ciertas bacterias del suelo lo hacen. En la fijación biológica intervienen bacterias simbióticas que viven en las raíces de las plantas, sobre todo en leguminosas como el guisante, el haba, la judia, el garbanzo, el trébol o la alfalfa. Es muy común en agricultura cultivar leguminosas en determinados terrenos pobres en nitrógeno, o que han quedado agotados por otras cosechas, para permitir rotar los sembrados en el mismo lugar. El género Rhizobium es una de esas bacterias que realiza una simbiosis con las leguminosas, en las cuales, las bacterias penetran en las raíces de dichas plantas y forman unos abultamientos llamados nódulos donde se fija el nitrógeno y se reproducen. En la simbiosis, las células vegetales aportan la energía y el poder reductor para que se produzca la reducción del nitrógeno, y las bacterias aportan la nitrogenasa, una enzima de la cual carecen las plantas superiores. El nitrógeno así fijado es utilizado por el vegetal para formar sus compuestos orgánicos.
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