L'azote intervient à de multiples niveaux. Il est à la base de tout le fonctionnement des plantes puisqu’il est l’un des composants des acides nucléiques formant l’ADN et l’ARN. Lors de l'étape de la traduction, l'ARN est parcouru par un ribosome pour synthétiser des acides aminés composés en partie d’azote. Les acides aminés, en se liant les uns aux autres, forment ainsi des protéines, macromolécules indispensables à tous les êtres vivant, y compris les plantes. En effet, les protéines jouent un rôle essentiel dans le métabolisme des cellules à travers leur forme enzymatique, dans la structure cellulaire (paroi, cytosquelette) pour maintenir le port érigé de la plante, dans le transport en agissant comme transporteurs de nutriments, eau et hormones, ainsi que dans de nombreuses autres fonctions biologiques capitales.

L’azote est également un élément incontournable de la membrane cellulaire puisqu’il est présent dans les phospholipides la constituant. Les membranes sont essentielles pour délimiter les cellules, leur noyau et leurs chloroplastes, sièges de la photosynthèse. Le chloroplaste contient un réseau de membranes internes, appelées thylakoïdes, où est retrouvée la chlorophylle. Le squelette moléculaire de ce pigment vert est, par ailleurs, construit autour d'un noyau azoté. La chlorophylle est responsable de la capture de la lumière du soleil et de sa conversion en énergie chimique, rôle central de la photosynthèse.

En plus des fonctions biologiques évoquées ci-dessus, l’azote est utilisé dans la synthèse de la plupart des phytohormones (hormones produites par les plantes). Ces hormones sont capables d'influencer les processus vitaux - y compris la croissance et le développement des plantes -, l'adaptation à l'environnement et la résistance aux stress. Certaines hormones, comme la cytokinine ou l’AIA, nécessitent directement de l'azote dans leur synthèse. D'autres, comme la gibbérelline, nécessitent de l'azote non pas en tant que composant mais comme déclencheur de leur synthèse via une cascade de signalisation (un composé déclenche une réaction qui en enclenche une autre, etc). Dans les deux cas, il existe un cycle de régulation qui permet à la plante d’adapter sa croissance en fonction de la disponibilité d’azote présent dans le sol. 

Il existe encore bien d'autres processus dans lesquels l’azote joue un rôle prépondérant comme les réactions d'oxydo-réduction, la synthèse de vitamines et la production de composés thérapeutiques ou toxiques comme la morphine, la caféine ou la nicotine.