硝化细菌是一类重要的生物处理细菌，在自然生态系统中发挥着重要的生态功能。硝化细菌包括两类细菌：好氧硝化细菌和厌氧硝化细菌。
好氧硝化细菌是一类需氧生长的细菌，它们可以利用氨氮和硝酸盐将氨氮氧化成亚硝酸盐、硝酸盐，将硫化氢氧化成硫酸盐。好氧硝化细菌的代表菌种为亚硝酸氧化菌（Nitrosomonas）和硝酸细菌（Nitrobacter）。好氧硝化细菌经常被应用于废水处理中去除氨氮和有机氮化合物。
厌氧硝化细菌则是一种可以在缺氧或无氧条件下生长、厌氧氧化氨氮产生亚硝酸盐、硝酸盐，将氨氮转化为硝态氮的细菌。其中一个典型的代表菌种是反硝化细菌（Denitrifying bacteria）。厌氧硝化又可以分为典型反硝化和亚硝酸还原反应两种。厌氧硝化细菌在污染源控制和浅山区水源保护等领域有着较为重要的应用。
