人工固氮的化學方程式是N2 + 3H2=2NH3。長期以來，人們期望着農田中糧食作物能像豆科植物一樣有固氮能力，以減少對化肥的依賴。
主要在合成氨中實現人工固氮（工業上通常用H2和N2在催化劑、高溫、高壓下合成氨，化學方程式：N2 + 3H2=（高溫高壓催化劑）2NH3）。所有的含氮化學肥料也主要是由氨加工製成的。
人工固氮主要是針對生物固氮而言，透過化學方法，製備出類似生物“固氮菌”的物質，使空氣中的氮氣在常溫常壓下與水及二氧化碳等反應，轉化爲氨態氮或銨態氮，進而實現人工合成大量的“蛋白質”等，最終實現工廠化生產蛋白質食品。
