Langkah pertama adalah fiksasi. Gas nitrogen atau en dua sangat melimpah di atmosfer, namun sebagian besar organisme tidak bisa menggunakannya secara langsung. Fiksasi dilakukan oleh petir dan bakteri, baik bakteri bebas di tanah maupun bakteri simbiotik seperti Rhizobium, untuk mengubahnya menjadi amonium atau en ha empat plus.