Las bacterias desnitrificantes son un grupo diverso de bacterias que abarcan muchos filos diferentes. Este grupo de bacterias, junto con los hongos desnitrificantes y las arqueas, es capaz de llevar a cabo la desnitrificación como parte del ciclo del nitrógeno. La desnitrificación la llevan a cabo una variedad de bacterias desnitrificantes que están ampliamente distribuidas en suelos y sedimentos y que utilizan compuestos de nitrógeno oxidado en ausencia de oxígeno como aceptor terminal de electrones. Metabolizan los compuestos nitrogenados utilizando varias enzimas, convirtiendo los óxidos de nitrógeno en gas nitrógeno u óxido nitroso.

Las bacterias nitrificantes son organismos quimiolitotróficos que incluyen especies de los géneros Nitrosomonas, Nitrosococcus, Nitrobacter y Nitrococcus. Estas bacterias consiguen su energía por la oxidación de los compuestos inorgánicos del nitrógeno. Muchas especies de bacterias nitrificantes tienen sistemas complejos de membrana interna que son donde residen las enzimas clave en la nitrificación: amoníaco monooxigenasa que oxida amoníaco a hidroxilamina, y nitrito oxidorreductasa, que oxida nitrito a nitrato.