自然固氮是在自然状态下（非人工），使空气中游离态的氮元素转化为含氮化合物的过程。
自然固氮的途径主要有两种：
1.通过闪电等产生含氮化合物的高能固氮，约占自然固氮的10%
2.生物固氮，即自然界中的一些微生物种群（如豆科植物的根瘤菌）将空气中的氮气通过生物化学过程转化为含氮化合物，约占自然固氮的90%