Экологическая роль процесса денитрификации заключается в следующем:

• Удаление нитратов из грунтовых вод и почв. 5 Это важно, так как значительные концентрации соединений азота при сбросе сточных вод в водоёмы-приёмники способствуют развитию водорослей, могут быть токсичными для людей и оказывают вредное воздействие на водную среду. 4
• Замыкание цикла азота. 3 Денитрификация препятствует образованию токсичных концентраций окислов азота. 3
• Использование в очистке сточных вод. 14 Денитрификацию применяют для удаления азота из сточных вод и коммунальных стоков, а также для предотвращения загрязнения грунтовых вод нитратами в результате чрезмерного использования удобрений в сельском хозяйстве или жилых помещениях. 1
• Участие в почвообразовании. 3 Денитрификация ведёт к обеднению почвы соединениями азота, но в то же время является необходимым почвообразовательным фактором. 3

Однако у процесса есть и негативные стороны: денитрификация может приводить к образованию закиси азота (N2O), которая является озоноразрушающим веществом и парниковым газом, способным оказывать значительное влияние на глобальное потепление. 12