Dans un aquarium, les déjections des poissons et la nourriture non consommée sont les sources principales de l'ammoniac, qui est extrêmement toxique. Le cycle de l'azote en aquariophilie représente les transformations que cet ammoniac va subir pour être transformé finalement en nitrates nettement moins toxiques. En effet une première population de bactéries va le dégrader en nitrites, eux-mêmes encore très toxiques. Une deuxième population de bactéries va ensuite apparaître, qui elle va transformer les nitrites en nitrates, dont le taux est généralement acceptable en aquariophilie d'eau douce jusqu'à 50 mg/l. Par contre, les coraux “durs“ ne supportent pas des taux supérieurs à 1-2 mg/l.

Ces populations de bactéries vont appraître progressivement à partir du moment où l'aquarium est mis en route : il faut compter environ 3 semaines avant de pouvoir introduire les premiers poissons. En effet au bout de quelques jours on va voir apparaître un pic de nitrites, dû à la première population de bactéries; il faut attendre que les nitrites soient totalement indétectables pour pouvoir mettre les poissons dans l'aquarium, car ce sont des produits très toxiques.

Les bactéries dégradant l'ammoniac et les nitrites sont présentes dans l'eau, le sol de l'aquarium, et le filtre quand on a un. Si un poisson rouge peut apparemment vivre sans la présence d'une pompe, pour l'aquariophilie d'eau douce tropicale ou d'eau de mer, une pompe à eau pourvue d'un filtre s'impose : en effet les bactéries utiles sont aérobies, c'est-à-dire qu'elles ont besoin d'oxygène pour vivre. La circulation de l'eau permet donc d'une part simplement que l'eau chargée en nitrites et ammoniac soit mise en contact avec les bactéries, et d'autre part que celles-ci reçoivent l'oxygène nécessaire.

À partir du moment où le cycle de l'azote s'est installé, on dit que l'aquarium est équilibré : cela signifie donc qu'il n'y a plus de présence d'ammoniac ou de nitrites. Cet équilibre dépend de la présence des bactéries dans l'aquarium : il ne faut donc jamais changer la totalité de l'eau de l'aquarium d'un seul coup sous peine de risquer de le déséquilibrer complètement; dans ce cas il faudrait de nouveau attendre que les bactéries se reforment... De même il ne faut jamais nettoyer les masses filtrantes avec des détergents, seulement à l'eau froide; il ne faut pas non plus les nettoyer en même temps qu'on change l'eau, pour les mêmes raisons.

Dans un aquarium destiné au maintien et à la reproduction des coraux, il est essentiel de maintenir le taux de nitrates en dessous de 1-2 mg/l. Pour cela, la seule technique est : (1) de maintenir une très faible densité de peuplement en poissons (“1 cm de poisson“ pour 10 litres soit 5 poissons de 10 cm pour un aquarium de 500 litres) et (2) d'éliminer grâce à un écumeur les déchets organiques avant que ceux-ci ne rentrent dans le cycle de l'azote. On s'aidera enfin de pierres vivantes, structures particulierement bien adaptée à l'hébergement de populations de bactéries anaérobie, qui vont convertir les nitrates (NO3) en azote gazeux (N2) qui vont alors s'échapper du systeme. On dit alors qu'on a bouclé le cycle de l'azote. Ceci est particulierement vrai dans les bacs recifaux.