反硝化作用，是指在缺氧条件下，微生物将硝酸盐及亚硝酸盐还原为气态氮化物和氮气的过程。是活性氮以氮气形式返回大气的主要生物过程。
反硝化作用不仅在土壤中进行，还可在江河湖泊和海洋中进行。发生反硝化作用的条件是:①反硝化微生物;②合适的电子供体，如有机碳化物、还原态硫化物;③厌氧条件;④氮的氧化物。土壤中已知能进行反硝化作用的微生物种类有24个属性。绝大多数反硝化细菌是异养型细菌，亦有少数自养型细菌如反硝化硫杆菌。影响反硝化作用的因素包括:①氧的供应，当氧的供应受到限制时发生反硝化作用;②碳的供应，如土壤有机质、根分泌物等;③硝酸盐的供应;④pH，在酸性土壤中，反硝化作用受到抑制。