Azoto fiksacija – procesas, kurio metu iš atmosferos paimtas molekulinis azotas paverčiamas azoto junginiais (amoniaku, nitratais, azoto dioksidu.
Gamtoje šį procesą atlieka kai kurie prokariotai, įskaitant bakterijas. Azotą fiksuojantys mikroorganizmai vadinami diazotrofais. Kai kurie augalai (pvz., didžioji dalis Pupinių šeimos) ir gyvūnai (termitai) suformuoja ryšius su šiais mikroorganizmais. Augalų šaknyse gyvenančių gumbelinių bakterijų pagaminti amonio jonai panaudojami organinių junginių sintezei. Biologinė azoto fiksacija buvo atrasta olandų mikrobiologo Martinus Beijerinck.
Azoto fiksacija vyksta ir nebiologiniuose procesuose, tokiuose kaip žaibas, pramonėje - Haber-Bosch procese; degime.