A nitrát-reduktáz a nitrogén-anyagcsere egyik kulcsfontosságú enzime. Feladata a nitrát ion nitrit ionná történő redukálása . Maga a fehérje több doménből áll: az első, a FAD - tartalmú domén az elektronok befogadására és azok további átvitelére a citokróm b 557 -be, ahonnan a molibdopterinhez (molibdéntartalmú koenzim ) jut. Ezzel egyidejűleg a molibdén atom oxidációs állapotát +6-ról +4-re változtatja , majd ismét oxidálva két elektront ad a nitrátionnak, ami után nitritionná és vízzé redukálódik. A NADH +H + elektrondonorként szolgál a növényekben a nitrát-reduktázhoz, a gombákban a NADPH +H + -hoz és a baktériumokban a ferredoxin redukált formájához . A fenti reakcióban keletkező nitrit a nitrit-reduktáz szubsztrátjaként szolgál a további redukcióhoz. A nitrát-reduktáz a növényekben csak a plasztidokban aktív . A nitrit-reduktázzal ellentétben alacsony a katalizált reakció sebessége.