微生物分解含氮有机物释放氨的过程。这一作用使生物圈中有限的化合氮能得到不断补充，保证了地球上生命活动的持续运转，因此它是氮素循环中一个极重要的环节。

大多数土壤中有机质氮占全部含氮量的90%以上，主要为蛋白质、多肽、氨基酸、氨基糖、核酸及其衍生物。这些有机含氮物质必须经微生物矿化，产生NH₃或，才能被植物吸收利用。

自然界能分解蛋白质及其含氮衍生物的微生物种类很多，大部分土壤细菌、真菌和放线菌都具此种能力。分解蛋白质能力强的并能释放出NH₃的细菌称为氨化细菌。土壤中分布广泛的氨化细菌有假单胞菌属、芽孢杆菌属、梭菌属（Clostridium）、节杆菌属（Arthro-bacter）、赛氏菌属（Serratia）、变形杆菌属（Proteus）和色杆菌属（Chromobacterium）等。在分解蛋白质时，先分泌胞外蛋白酶，水解蛋白质为氨基酸，再进一步脱氨基。在好气条件下，氨化作用的终产物是CO₂和NH₃。如条件适合，含碳物质丰富，即C/N大，这些细菌利用释放出的氨大量合成自身细胞，氮被固结在生物量中；如果环境中C/N小，则生物合成受到限制，氨可以被释放至环境中，供植物利用。真菌在含氮有机物分解中也起重要作用，由于它们积累的细胞生物量大，故向环境中释放的氨相对少些。在厌气条件下，由厌气性微生物进行蛋白质的分解，俗称腐败作用。其终产物为氨、胺、有机酸、CO₂、硫化氢和硫醇。

氨基糖（如乙酰葡糖胺）被枯草芽孢杆菌分解时，先水解脱乙酰基，得葡糖胺，再经葡糖胺激酶催化成葡糖胺-6-磷酸，再水解脱氨。

核酸中含氮的嘌呤碱和嘧啶碱经微生物分解，最终含氮产物为尿素，尿素也是哺乳动物主要的含氮排泄物。土壤中许多微生物具有尿素酶，催化尿素水解，经中间产物碳酸铵，最终得到氨和CO₂。

氨化作用所释放的氨除被微生物细胞固结和被植物吸收外，也可被另一类特殊细菌氧化为亚硝酸及硝酸（见硝化细菌）；铵可被土壤胶体颗粒吸附或被粘土矿物固定在其表面和晶格中。