Bakterie odgrywają kluczową rolę w krążeniu pierwiastków w przyrodzie, przez czynny udział w procesach biochemicznych jak przemiany węgla, azotu, siarki, fosforu, co pozwala na wymianę pierwiastków ze związków organicznych do nieorganicznych i na odwrót. Rozkładając martwą materię organiczną, przyczyniają się do udostępniania związków nieorganicznych roślinom, które będą przez nie wykorzystane do procesu fotosyntezy. Mogą one też redukować azot atmosferyczny, co pozwala na przyswajanie go przez organizmy żywe. Inny rodzaj bakterii potrafi z kolei przetwarzać azotany i azotyny w procesach nitryfikacji i denitryfikacji. Innym pierwiastkiem, w którego obiegu uczestniczą bakterie, jest fosfor, który jest przez nie przetwarzany i rozkładany w glebie, wodzie oraz uwalniany ze związków organicznych.
Nitryfikacja - proces utleniania amoniaku i soli amonowych do azotanów (III i V)
Denitryfikacja - redukcja azotanu (III) i azotanu (V) do azotu atmosferycznego
Wiązanie azotu odbywa się przez bakterie z rodzaju Rhizobium, które żyją w symbiozie z korzeniami roślin motylkowych.