A fixação natural de nitrogênio em grande quantidade ocorre em etapas. Inicialmente, o nitrogênio é oxidado sob condições altamente enérgicas, como descarga de raio, ou é oxidado em menor extensão sob condições menos enérgicas, como o fogo.

A reação inicial (reação 1) é a reação de nitrogênio e oxigênio para formar óxido nítrico.
N₂⒢ + O₂⒢ → 2 NO⒢ (reação 1).
O óxido nítrico é oxidado facilmente em ar, o qual fornece o oxigênio, formando o dióxido de nitrogênio (reação 2) que se dissolve em água para formar ácido nítrico e ácido nitroso (reação 3).
2 NO⒢ + O₂⒢ 2 NO₂⒢ (reação 2).

O ácido nítrico formado pode solubilizar-se na chuva, nas nuvens ou na umidade de solo e, assim, também aumentar a concentração de íons nitrato no solo.
Portanto, considerando as reações químicas apresentadas, é correto afirmar que