人工固氮的化学方程式是N2 + 3H2=2NH3。长期以来，人们期望着农田中粮食作物能像豆科植物一样有固氮能力，以减少对化肥的依赖。
主要在合成氨中实现人工固氮（工业上通常用H2和N2在催化剂、高温、高压下合成氨，化学方程式：N2 + 3H2=（高温高压催化剂）2NH3）。所有的含氮化学肥料也主要是由氨加工制成的。
人工固氮主要是针对生物固氮而言，通过化学方法，制备出类似生物“固氮菌”的物质，使空气中的氮气在常温常压下与水及二氧化碳等反应，转化为氨态氮或铵态氮，进而实现人工合成大量的“蛋白质”等，最终实现工厂化生产蛋白质食品。
