非共生的（または自由生活）な窒素固定細菌は、特定の植物（多くの草本を含む）の根圏の外で生育でき、根圏では共生的な窒素固定細菌と同様に窒素ガスを固定する。
另一些非共生型固氮细菌则可以在植物根的外部（包括许多草类）进行独立生长，并将氮气固定成植物可以吸收利用的形式。