Đây là quá trình phân giải các chất hữu cơ chứa nitơ đến dạng amoniac. Sơ đồ của sự chuyển hóa ấy như sau:
Protit, chất mùn → Aminoaxit, amit → Amoniac
Dưới tác dụng của các enzim phân giải do các vi sinh vật tiết ra (xạ khuẩn, actinomyces, nấm mốc) protit bị thủy phân biến thành aminoaxit. Các aminoaxit dễ bị vi sinh vật hấp thụ và dưới tác dụng của các enzim, aminoaxit bị khử amin biến thành amoniac và axit hữu cơ. Ví dụ quá trình amoni hóa từ một aminoaxit đơn giản nhất:
NH2CH2COOH + O2 → HCOOH + CO2 + NH3 NH2CH2COOH + H2O → CH3OH + CO2 + NH3
NH2CH2COOH + H2 → CH3COOH + NH3
Sau quá trình amoni hóa, bốn loại hợp chất được tạo thành là axit hữu cơ, rượu, khí CO2, amoniac. Quá trình xảy ra trong môi trường hiếu khí cũng như trong môi trường yếm khí. Các axit hữu cơ và rượu tiếp tục phân giải và cuối cùng biến thành những hợp chất đơn giản nhất là CO2, H2O, CH4 và H2. Còn amoniac cùng với các axit vô cơ và hữu cơ trong đất tạo thành những muối amoni tương ứng. Các muối amoni ở trong đất tiếp tục bị phân ly thành các ion amoni và các ion gốc axit tương ứng với muối của nó. Một phần ion amoni bị cây hấp phụ, một phần do keo đất hấp phụ:
KĐ]Ca2+
+ (NH4)2CO3 KĐ]2NH4+ + CaCO3
Quá trình amoni hóa xảy ra được là do sự hoạt động của các vi sinh vật hiếu khí hoặc yếm khí. Amoniac được tạo ra trong các loại đất có độ chua và độ thoáng khác nhau. Tốc độ của quá trình amoni hóa phụ thuộc nhiều vào độ ẩm, nhiệt độ môi trường.
Trong điều kiện yếm khí, chất hữu cơ chứa nitơ chỉ bị phân giải đến amoniac mà thôi. Còn trong điều kiện hiếu khí, các muối amoni bị oxi hóa biến thành nitrat. Sự oxi hóa amoniac đến nitrat được gọi là quá trình nitrat hóa.