El retorno del nitrógeno de los organismos vivos a la atmósfera se logra mediante un proceso llamado desnitrificación. La desnitrificación la llevan a cabo determinados microorganismos, como bacterias y arqueas, que utilizan los nitratos como aceptor de electrones durante la respiración. Estos microorganismos convierten los nitratos en gas nitrógeno, que se libera a la atmósfera.

La desnitrificación suele ocurrir en ambientes con bajos niveles de oxígeno, como suelos anegados, humedales y montones de abono. Es un proceso importante en el ciclo del nitrógeno, ya que ayuda a mantener el equilibrio de nitrógeno en el ecosistema y garantiza que haya nitrógeno disponible para el crecimiento de las plantas.