Fixácia N₂ z atmosféry prebieha buď fyzikálnochemickou cestou alebo biologickou cestou. Fyzikálnochemickou cestou sa premieňa len nepatrné množstvo N₂ napr. pri elektrických výbojoch alebo vplyvom kozmického žiarenia.
Predpokladom fixácie dusíka biologickou cestou je schopnosť rozbiť trojitú väzbu N≡N. Túto funkciu plní enzým nitrogenáza a vyskytuje sa v množstve pôdnych a vodných organizmov (napr. baktérie, huby, sinice). Je to energeticky náročný proces a spotrebuje sa pri ňom veľké množstvo energie získanej inými metabolickými procesmi.
Medzi symbiotických viazačov N₂ patria napríklad koreňové baktérie rodu Rhizobium na hostiteľských rastlinách z čeľade bôbovité (Fabaceae). Baktérie vnikajú do koreňových vláskov, kde sa rozmnožujú a rastlina na to reaguje diferencovaným rastom korienkov, pričom vznikajú hľuzy.
Voľne žijúci viazači N₂ môžu byť baktérie Azotobacter, Clostridium alebo sinice Microcystis, Trichodesmium, ktoré získavajú energiu na rozklad väzby vlastnou fotosyntetickou aktivitou.