Krug dušika je proces u kojem se dušik iz atmosfere pretvara u oblik koji mogu koristiti biljke i životinje. To se događa djelovanjem bakterija, a počevši od 20. stoljeća i ljudskim djelovanjem. Kada se dušik pretvori u upotrebljiv oblik, kaže se da je fiksiran, a biljke i alge ugrađuju dušik u aminokiseline, proteine i deoksiribonukleinsku kiselinu (DNK). Životinje dobivaju spojeve koji sadrže dušik iz biljaka, što čini ciklus dušika bitnim za sav život na Zemlji. Kada živa bića umru, druge vrste bakterija otpuštaju dušik iz tih tvari natrag u atmosferu, dovršavajući ciklus.
U obliku N2, dušik čini oko 80 posto Zemljine atmosfere. Ovaj oblik dušika ne mogu koristiti biljke ili životinje koje se na njih oslanjaju.. Bakterije su potrebne da pretvore N2 u amonijak (NH3) i amonijeve ione (NH4+). U procesu koji se naziva nitrifikacija, bakterije u tlu pretvaraju amonijak u nitratni ion (NH3). Ovaj dio ciklusa dušika, poznat kao fiksacija dušika, omogućuje biljkama da proizvode aminokiseline i druge spojeve koji sadrže dušik o kojima ovisi cijeli život životinja. Vrlo mala količina fiksnog dušika nastaje godišnje udarima groma i nekim neživim kemijskim procesima.
Da bi se dovršio ciklus dušika, organsku tvar mrtvih biljaka i životinja razgrađuje druga klasa bakterija. Ovaj proces, koji oslobađa fiksirani dušik, naziva se denitrifikacija. Dušik ponovno ulazi u atmosferu u izvornom obliku N2, ili kao amonijak.
Zbog važnog znanstvenog otkrića, ljudi se više ne moraju oslanjati na raspoloživi dušik koji proizvode bakterije. To je rezultiralo sintetičkim gnojivima na bazi dušika, na koja se u poljoprivredi uvelike oslanjaju za prehranu značajnog broja ljudi u svijetu. Na taj način ljudi su postali važan dio ciklusa dušika. Procjenjuje se da čak 50 posto fiksiranog dušika prisutnog u okolišu postoji zahvaljujući ljudskoj aktivnosti.
Neke biljke i životinje imaju poseban odnos s bakterijama koje fiksiraju dušik. Korijenje nekih biljaka, posebice mahunarki, ima kvržice na korijenu gdje bakterije stvaraju dušik koji biljka može izravno koristiti. Zauzvrat, bakterije dobivaju organske tvari iz biljaka koje koriste kao hranu. Neke životinje poput krava i bivola također u svom probavnom traktu ugošćuju bakterije koje fiksiraju dušik, koje proizvode značajnu količinu spojeva koji sadrže dušik potrebnih životinjama.