Denitrifikationsprocessen kan beskrives ved følgende kemiske ligning:
2 NO3- + 10 e- + 12 H+ → N2 + 6 H2O
I denne ligning reduceres nitrat (NO3-) (vinder elektroner) til dannelse af nitrogengas (N2). De elektroner, der skal til for denne reaktion, er typisk udvundet af organisk stof, som nedbrydes af bakterier.
Denitrifikation er en meget vigtig proces i kvælstofkredsløbet, fordi det er med til at regulere mængden af kvælstof, der er tilgængeligt for planter og andre organismer. Denitrifikation er også med til at reducere mængden af nitratforurening, der kan trænge ind i vandvejene og forårsage problemer for akvatiske økosystemer.