将分子态氮还原成氨并自给氮素营养的细菌类群。包括自生固氮菌和共生固氮菌 (见根瘤菌、弗兰克氏菌属)两大类。它们是自然界化合氮的主要提供者。估计陆地生态系统中每年生物固氮为1.39亿吨。自维诺格拉斯基(С.Виноградский) 首先分离出厌气性自生固氮菌以来，已发现和确证具有固氮作用的细菌有70多属，包括真细菌、蓝细菌和放线菌。自生固氮菌又可分为异养固氮菌和自养固氮菌两类。

异养固氮菌 这类菌利用有机物作碳源和能源，利用大气中的氮气或环境中的氮化合物合成自身细胞。依据其对氧的要求又分为：

好气性固氮菌 这是一群发现较早、分布广泛且研究较多的固氮菌，较常见 ......