在土壤微生物作用下，土壤中有机态化合物转化为无机态化合物过程的总称。矿化作用在自然界的碳、氮、磷和硫等元素的生物循环中十分重要。矿化作用的强度与土壤理化性质有关，还受被矿化的有机化合物中有关元素含量比例的影响。土壤中复杂含氮有机物质在土壤微生物的作用下，经氨基化作用逐步分解为简单有机态氨基化合物，再经氨化作用转化成氨和其他较简单的中间产物。氨化作用释出的氨大部分与有机或无机酸结合成铵盐，或被植物吸收，或在微生物作用下氧化成硝酸盐。土壤中部分有机态磷以核酸、植素和磷脂形式存在，在微生物的作用下分解为能被植物吸收的无机态磷化合物。
主要分2个阶段：
氨基化作用阶段 指由复杂的含氮有机物质逐步分解为简单有机态氨基化合物的过程。其反应式可简略地表述为：蛋白质→多肽→氨基酸、酰胺、胺等。参与该作用的微生物有多种类群的细菌和真菌；每一类群参与反应的一个或多个步骤；每一步骤的产物为下一步骤提供作用底物。
氨化作用阶段 即经氨基化作用产生的氨基酸等简单的氨基化合物，在另一些类群的异养型微生物参与下，进一步转化成氨和其他较简单的中间产物如有机酸、醇、醛等。其一般的水解过程为：
RCHNH2COOH H2O→RCH2OH CO2 NH3
或
RCHNH2COOH H2O→ RCHOHCOOH NH3
在充分通气条件下的过程为：
RCHNH2COOH O2→RCOOH CO2 NH3
在嫌气条件下的过程为：
RCHNH2COOH 2H→RCH2COOH NH3
或
RCHNH2COOH 2H→RCH3 CO2 NH3
氨化作用中释出的氨，除一小部分挥发和淋溶或被微生物用以合成其躯体的蛋白质以外，在土壤中大部分与有机或无机酸结合成铵盐，或被植物吸收，或在微生物作用下氧化成硝酸盐。
由于土壤中绝大部分的氮以有机物质的形式存在，不能为植物直接利用，氨化作用对于植物的氮营养十分重要。但在某些情况下氨化作用会导致氨以气态挥发或以铵盐淋溶损失，农业上宜采取措施调节其作用强度。
土壤中部分有机态磷以核酸、植素和磷脂的形式存在。核酸可通过微生物泌出的核酸酶分解为无机磷酸盐。植素在微生物泌出的植素酶的作用下，经由植酸等阶段分解成无机磷酸和肌醇。较简单的磷脂类化合物可分解成无机磷酸、甘油和脂肪酸；复杂的磷脂在微生物作用下除生成上述产物外，还有胆碱或胆胺等产物。在一定的酸度条件下，磷脂态磷也能通过纯化学反应转化成为无机态磷。
土壤中的有机硫多以半胱氨酸、胱氨酸、甲硫氨酸等化合物的形式存在;也以硫酸酯（磺酸多糖、酚磺酸、胆碱硫酸酯、磺酸类脂等）的形式出现。半胱氨酸（或胱氨酸）在各种类群的微生物作用下，经由胱氨酸二亚砜、胱氨酸亚磺酸、磺基丙氨酸等途径，转化成硫化物或硫酸盐。甲硫氨酸则被某些细菌分解成为硫酸盐或硫化氢。硫酸酯也可被酸或碱水解成为无机硫酸盐。
