As duas coisas que executam a maioria da fixação de nitrogênio são:

1. cianobactérias: São bactérias fotossintéticas encontradas em vários ambientes, incluindo ecossistemas e solos aquáticos. Eles têm uma enzima especializada chamada nitrogenase que lhes permite converter nitrogênio atmosférico (N2) em amônia (NH3).
2. Certas bactérias que vivem nas raízes das leguminosas: Leguminosas (plantas como ervilhas, feijões e lentilhas) têm uma relação simbiótica com bactérias fixadoras de nitrogênio chamada rizobia. Essas bactérias residem em nódulos nas raízes da planta e convertem nitrogênio atmosférico em uma forma utilizável pela planta.

Enquanto outras fontes de fixação de nitrogênio existem (como processos industriais e outras bactérias), esses dois são responsáveis ​​pela grande maioria do nitrogênio disponibilizado aos organismos vivos na Terra.