Dušikov cikel je proces, pri katerem se dušik iz ozračja pretvori v obliko, ki jo lahko uporabljajo rastline in živali. To se zgodi z delovanjem bakterij in začenši v 20. stoletju s človekovo dejavnostjo. Ko se dušik pretvori v uporabno obliko, naj bi bil fiksiran, rastline in alge pa dušik vključijo v aminokisline, beljakovine in deoksiribonukleinsko kislino (DNK). Živali pridobivajo spojine, ki vsebujejo dušik, iz rastlin, zaradi česar je kroženje dušika bistvenega pomena za vse življenje na zemlji. Ko živa bitja umrejo, druge vrste bakterij sprostijo dušik v teh snoveh nazaj v ozračje in zaključijo cikel.
V obliki N2 dušik predstavlja približno 80 odstotkov Zemljine atmosfere. Te oblike dušika ne morejo uporabljati rastline ali živali, ki se od njih zanašajo. Bakterije so potrebne za pretvorbo N2 v amoniak (NH3) in amonijeve ione (NH4+). V procesu, imenovanem nitrifikacija, talne bakterije pretvorijo amoniak v nitratni ion (NH3). Ta del cikla dušika, znan kot fiksacija dušika, omogoča rastlinam, da proizvajajo aminokisline in druge spojine, ki vsebujejo dušik, od katerih je odvisno vse življenje živali. Z udari strele in nekaterimi neživimi kemičnimi procesi letno nastane zelo majhna količina fiksnega dušika.
Za dokončanje cikla dušika se organska snov mrtvih rastlin in živali razgradi z drugim razredom bakterij. Ta proces, ki sprošča fiksiran dušik, se imenuje denitrifikacija. Dušik ponovno vstopi v atmosfero v izvirni obliki N2 ali kot amoniak.
Zaradi pomembnega znanstvenega odkritja se ljudem ni več treba zanašati na razpoložljivi dušik, ki ga proizvajajo bakterije. To je povzročilo sintetična gnojila na osnovi dušika, ki se v kmetijstvu močno zanašajo na prehrano velikega števila ljudi na svetu. Na ta način so ljudje postali pomemben del cikla dušika. Ocenjujejo, da kar 50 odstotkov fiksiranega dušika, prisotnega v okolju, obstaja zaradi človekove dejavnosti.
Nekatere rastline in živali imajo poseben odnos z bakterijami, ki vežejo dušik. Korenine nekaterih rastlin, zlasti stročnic, imajo na koreninah vozličke, kjer bakterije proizvajajo dušik, ki ga lahko rastlina uporabi neposredno. V zameno pa bakterije iz rastlin dobijo organske snovi, ki jih uporabljajo za hrano. Nekatere živali, kot so krave in bivoli, v svojih prebavnih traktih gostijo tudi bakterije, ki vežejo dušik, ki proizvajajo znatno količino dušikovih spojin, ki jih živali potrebujejo.