脱氮有机体的本性，是一种在产能的电子传递中能较氧更自由地利用亚硝酸或硝酸作为末端受氢体的细菌，在无氧条件下，脱氮作用发生得最迅速,这个过程被氧所抑制，因为这个气体作为末端电子受体有效地与亚硝酸或硝酸竞争。

脱氮作用的第一步包含硝酸到亚硝酸的还原，这个反应涉及的酶叫作呼吸的硝酸还原酶，与同化的硝酸还原酶对比一个分子状的酶，分子状的呼吸的或异化的硝酸还原酶曾从各种有机体中制备，而且可以证明硝酸转变为亚硝酸是与发生ATP偶联的，在这些硝酸还原酶中还原剂的传递，似乎介于细胞色素和钼之间。

少数反硝化细菌为自养菌，如脱氮硫杆菌，它们氧化硫或硝酸盐获得能量，同化二氧化碳，以硝酸盐为呼吸作用的最终电子受体。