Kvävets kretslopp är en process där kväve från atmosfären omvandlas till en form som kan användas av växter och djur. Detta sker genom inverkan av bakterier, och med början på 20-talet, mänsklig aktivitet. När kväve omvandlas till sin användbara form sägs det vara fixerat, och växter och alger införlivar kvävet i aminosyror, proteiner och deoxiribonukleinsyra (DNA). Djur får kvävehaltiga föreningar från växter, vilket gör kvävets kretslopp avgörande för allt liv på jorden. När levande varelser dör släpper andra typer av bakterier ut kvävet i dessa ämnen tillbaka till atmosfären, vilket fullbordar cykeln.
I formen N2 utgör kväve cirka 80 procent av jordens atmosfär. Denna form av kväve kan inte användas av växter eller djur som förlitar sig på dem. Bakterier krävs för att omvandla N2 till ammoniak (NH3) och ammoniumjoner (NH4+). I en process som kallas nitrifikation omvandlar jordbakterier ammoniak till nitratjonen (NH3). Denna del av kvävecykeln, känd som kvävefixering, gör att växter kan producera de aminosyror och andra kvävehaltiga föreningar som allt djurliv är beroende av. En mycket liten mängd fixerat kväve genereras årligen av blixtnedslag och vissa icke-levande kemiska processer.
För att fullborda kvävekretsloppet bryts det organiska materialet från döda växter och djur ner av en annan klass av bakterier. Denna process, som frigör det fixerade kvävet, kallas denitrifikation. Kvävet kommer åter in i atmosfären i den ursprungliga formen av N2, eller som ammoniak.
På grund av en viktig vetenskaplig upptäckt behöver människor inte längre förlita sig på tillgängligt kväve som produceras av bakterier. Detta resulterade i syntetiska kvävebaserade gödselmedel, som är starkt förlitade på inom jordbruket för att föda ett stort antal av världens människor. På så sätt har människan blivit en viktig del av kvävets kretslopp. Man har uppskattat att så mycket som 50 procent av det fixerade kvävet som finns i miljön finns på grund av mänsklig aktivitet.
Vissa växter och djur har ett speciellt förhållande till kvävefixerande bakterier. Rötterna hos vissa växter, särskilt baljväxter, har knölar på sina rötter där bakterier genererar kväve som kan användas direkt av växten. I gengäld får bakterierna organiska ämnen från växterna som de använder som föda. Vissa djur som kor och bufflar är också värd för kvävefixerande bakterier i deras matsmältningsorgan, som producerar en betydande mängd av de kvävehaltiga föreningar som djuren behöver.