硝酸盐还原 nitrate reduction 是生物体内的一种氧化还原反应，即硝酸盐受硝酸还原酶的作用，还原成亚硝酸的反应。此时，其它的电子供体受到氧化。硝酸盐广泛存在于海水、土壤中，厌氧性硝酸还原细菌能以硝酸盐作最终受体氧化有机化合物，并利用其能量而生长，称此为硝酸呼吸（nitrate respiration）。这种反应形式和生理作用与有氧呼吸极为相似，是一种效率远比发酵为佳的能量获得形式。在硫黄细菌中也同样有以硝酸盐氧化硫黄及其化合物，并利用其能量进行无机营养型的生长（在这种情况下，硝酸盐的变化并不停留在亚硝酸的阶段，可以看到分子态氮的出现脱氮作用）。硝酸还原能力在细菌分类上是重要的记载事项。但是，有硝酸还原能力的菌未必都能在无氧中生长。此外，硝酸盐还原在微生物和植物中，是以硝酸盐为氮源加以利用和同化时的第一阶段反应。然后再进行下几个阶段的还原而产生氨。此外，绿色植物可在光照下进行硝酸盐的光化学的还原（亚硝酸生成）。