Khử nitơ là một quá trình tạo điều kiện thuận lợi cho vi sinh vật, trong đó nitrat được phân giải và cuối cùng tạo ra nitơ phân tử (N2) thông qua một loạt các sản phẩm khí nitơ oxit trung gian. Vi khuẩn kỵ khí tùy ý thực hiện khử nitơ như là một loại hô hấp làm oxy hóa nitơ để đáp ứng với quá trình khử của một chất chẳng hạn như chất hữu cơ. Các chất hợp chất nitơ nhận điện tử ưu tiên theo thứ tự về nhiệt động lực học bao gồm nitrat (NO3−), nitrit (NO2−), nitơ monoxit (NO), dinitơ monoxit (N2O) cuối cùng dẫn đến việc tạo ra khí nitơ (N2) hoàn thành chu trình nitơ. Vi khuẩn khử nitơ đòi hỏi nồng độ oxy rất thấp dưới 10%, cũng như hợp chất hữu cơ cho năng lượng. Kể từ khi biết khử qua trình nitơ có thể loại bỏ NO3−, giảm khả năng leaching xuống nước ngầm, quá trình này có thể được sử dụng hiệu quả để xử lý nước thải hoặc dư lượng chất thải động vật có hàm lượng hợp chất nitơ cao. Sự khử nitơ có thể làm rò rỉ N2O, một chất làm suy giảm tầng ozon và là  một khí nhà kính có thể ảnh hưởng đến sự nóng lên toàn cầu.Quá trình này được thực hiện chủ yếu bởi vi khuẩn dị dưỡng (như Paracoccus denitrificans và các loài thuộc pseudomonads khác nhau),[1]  mặc dù các nhóm khử nitơ tự dưỡng cũng đã được xác định (ví dụ, Thiobacillus denitrificans).[2] Các sinh vật này được đại diện trong tất cả các nhóm phát sinh loài chính.[3] Nói chung một số loài vi khuẩn tham gia vào việc khử hoàn toàn nitrat thành N2, và có nhiều hơn một con đường enzym đã được xác định trong quá trình khử.[4]Khử trực tiếp nitrat thành amoni là một quá trình được gọi là khử nitrate không hòa tan thành amoni (Dissimilatory nitrate reduction to ammonium) hoặc DNRA,[5] điều cũng có thể với các sinh vật có gen nrf.[6][7] Điều này ít phổ biến hơn so với khử nitơ trong hầu hết các hệ sinh thái như một phương pháp khử nitrat. Các gen khác được biết đến trong các vi sinh vật phá vỡ hợp chất nitơ-oxy bao gồm nir (men khử nitrit) và nos (men khử diniơ monoxit) trong số những sinh vật khác;[3] sinh vật được xác định là có các gen này bao gồm Alcaligenes faecalis, Alcaligenes xylosoxidans, có nhiều trong chi Pseudomonas, Bradyrhizobium japonicum, và Blastobacter denitrificans.[8]