Proceso de redución microbiana mediante o cal o nitrato (N-NO₃) é reducido e devolto á atmosfera en forma de óxidos de nitróxeno (NO, N₂O) ou como nitróxeno molecular (N₂).

O proceso é mediado por unha serie de bacterias anaerobias facultativas do solo, aínda que algúns fungos tamén participan, pero nunha proporción moito menor. As bacterias máis importantes implicadas no proceso son Thiobacillus denitrificans, Micrococcus denitrificans e algunhas especies de Serratia, Pseudomonas e Achromobacter. As bacterias utilizan as moléculas de nitratos como aceptadores de electróns para a súa propia respiración anaerobia substituíndo ao osíxeno, e redúcenas. A reacción química involucrada é:
NO₃ → NO₂ → NO → N₂O → N₂

A desnitrificación no solo é maior cando maior é a dispoñibilidade de nitratos e de materia orgánica, así como maior é a temperatura, a humidade e o valor dopH (até que se exceden os valores límites para as bacterias involucradas). Unha textura arxilosa favorécea en comparación cunha textura areosa, así como valores de pH neutros ou levemente básicos fronte a valores ácidos; a adición de fertilizantes e pesticidas ou de metais pesados inhiben a súa actuación.

A dependencia destes factores fai que a actividade desnitrificante non sexa un valor constante e que a súa actividade varíe incluso estacionalmente. Ademais, os valores obtidos son un reflexo das actividades de varios tipos de deshidroxenases, que son unha parte fundamental do sistema encimático de tódolos microorganismos vivos do solo, como o son o metabolismo respiratorio, o ciclo do citrato e o metabolismo do nitróxeno.