Kolobeh dusíka je relatívne zložitý. Je najbohatšou zložkou atmosféry (78 %) a jeho pôvod v atmosfére je pravdepodobne biogénny. Trojitá väzba medzi atómami dusíka (N≡N) je pevná a preto je tento plyn veľmi málo reaktívny. Väčšina organizmov nie je schopná plynný dusík asimilovať.
Organizmy sú schopné prijímať dusík viazaný v anorganických zlúčeninách (amoniak, dusičnany, dusitany) alebo v organických zlúčeninách (močovina, nukleové kyseliny, proteíny).
Do biologických procesov vstupuje dusík v anorganickej forme (napr. v podobe dusičnanov rozpustných vo vode), a to na úrovni primárnych producentov (rastliny).