Denitrifiserende bakterier gjør det motsatte av nitrogenfikserende bakterier: de omdanner nitrat ($\mathrm{N}{\mathrm{O}}_3^{-}$) via flere trinn til nitrogengass (${\mathrm{N}}_2$), som slippes ut i atmosfæren. Dette fjerner nitrogen fra jorda/vannet og fører det tilbake til den store nitrogenreserven i luft. Nitrat, ammoniakk og ammonium er derimot forbindelser nitrogenet går gjennom tidligere i kretsløpet, for eksempel ved nitrifikasjon og mineralisering, ikke sluttproduktet av denitrifisering.