Мікроорганізми використовують нітрат:
1) для синтезу азотвмісних клітинних компонентів. Така асиміляційна нітратредукція може відбуватися як в аеробних, так і в анаеробних умовах;
2) для нітратного дихання (дисиміляційна нітратредукція), при цьому нітрат в анаеробних умовах є термінальним акцептором водню (електронів).
В обох цих випадках нітрат спочатку відновлюється до нітриту за допомогою нітратредуктази. У процесі асиміляційної нітратредукції утворений нітрит відновлюється до аміаку за допомогою нітритредуктази, на що витрачається шість електронів. Електрони надходять від НАД(Ф)Н (у грибів і бактерій) або фередоксину (у рослин і деяких бактерій). Аміак використовується для синтезу клітинних компонентів. Денітрифікуючі бактерії здатні відновлювати нітрат через нітрит до газоподібного закису азоту (N2О) та азоту (N2). Цей процес денітрифікації виявлений тільки у факультативних аеробів. Деякі денітрифікатори можуть рости, використовуючи як термінальний акцептор водню не тільки нітрат, а й нітрит, а також іноді й закис азоту. Представниками денітрифікуючих бактерій є ґрунтові бактерії, наприклад, бацили, Paracoccus denitrificans.