氮肥按氮的化学形态主要可分三大类：①铵态氮肥。即氮素以NH₄⁺形态存在的肥料，主要品种有碳酸氢铵、硫酸铵、氯化铵、氨水、液氨等。铵态氮肥具有易溶于水、肥效快、易被土壤吸附等特点。②硝态氮肥。即氮素以NO₃⁻形态存在的肥料。主要品种有硝酸钠（智利硝石）、硝酸钙、硝酸铵等。硝态氮肥具有易溶于水、吸湿性强、易随水流失等特点。③酰胺态氮肥。即氮素以酰胺基形态存在的肥料。主要品种有尿素等。尿素具有含氮量高（46%）、物理性状好等优点，是世界上施用量最多的氮肥品种。此外，还有氰氨态氮肥，如石灰氮；以及缓释氮肥，又称长效氮肥（见缓释肥料），但数量较少。

氮肥施用对植物的根系生长、营养生长、激素平衡及产量形成具有重要的意义。植物缺氮时，叶片中的叶绿素含量下降，叶色呈浅绿或黄色，光合作用也随之减弱，从而使碳水化合物的合成量减少，导致植物生长缓慢，植株矮小，见植物缺氮症状。植物吸收氮过多时，常常表现为组织柔软，叶色浓绿，茎叶徒长，贪青迟熟，并易遭病虫危害，最终造成减产，见植物氮过量。因此，合理施用氮肥是提高植物产量、改善农产品品质的重要途径。

氮肥施入土壤以后，一部分被当季植物所吸收，一部分通过微生物的同化作用和黏粒矿物的固定等作用而残留在土壤中，还有一部分则通过各种途径，如氨挥发、反硝化作用、淋洗作用和径流等离开土壤-植物系统而损失掉。坚持合理的施肥技术，包括深施覆土、施用硝化抑制剂以及采用合理的水肥综合管理技术，可以有效地提高氮肥利用率，减少对生态环境造成的污染。

氮肥的施用因类型不同而异：①尿素。可作基肥、追肥用，但不宜作种肥。一般在缩二脲含量超过0.5%时，亦不宜用作根外追肥（喷施于叶片上）。②氨水。呈碱性反应，易挥发损失。可作基肥、追肥用。施前必须用水稀释数十倍至几百倍，以免伤苗，施后应即时覆土。③碳酸氢铵。可作基肥及追肥深施，但不宜作根外追肥和种肥。④硝酸铵。可作基肥、追肥而不宜作种肥用。用于水田时，易发生反硝化作用造成氮的大量损失。不能将硝酸铵与油脂、棉花和木柴等易燃物堆放一起。⑤硫铵。即硫酸铵。宜作追肥和种肥，也可作基肥。属生理酸性肥料，在酸性土壤中须与石灰配合（非混合）施用，在还原性强而活性铁含量低的水稻田中，硫酸铵易转化成硫化氢而伤害稻根。⑥氯化铵。属生理酸性肥料，酸性土壤和盐土不宜施用；忌氯作物，如烟草、马铃薯、甘薯等不宜多施；也不宜在干旱和半干旱地区普遍长期施用。⑦石灰氮。又名氰氨化钙。可作基肥用。施入土壤后需经过转化，才能被作物吸收；转化的中间产物脒基脲等对作物有一定毒害性，为此通常提前施用或先与有机肥料混合堆制后施用。石灰氮还有除草、杀虫，灭菌、灭钉螺等作用。⑧含氮复合肥料。其中，磷酸铵兼含氮和磷，系磷酸一铵与磷酸二铵按（2～3）:（7～8）比例的混合物，含氮20%～21%，含磷51%～53%，呈灰白色至深灰色，可作基肥、追肥和种肥用；硝酸磷肥也兼含氮、磷，由硝酸铵、磷酸铵和磷酸二钙组成，氮、磷含量均为20%，吸湿性强，易结块，可作基肥及追肥，宜于酸性土壤和中性土壤而不宜于水稻田。

为减少氮素在土壤中的损失和施肥次数，长效氮肥的研制受到重视。它主要包括以下三类：①合成缓溶性有机氮肥。如脲甲醛、丁烯叉二脲、异丁烯叉二脲、草酰胺等。②合成缓溶性无机肥。如磷酸镁铵。③包膜肥料。如包膜尿素，但因成本较高，截至2020年农业生产中尚未得到实际应用。