有机氮肥的化学式核心成分是CO(NH2)2，也被称为碳酰胺，这是一种白色晶体，属于最简单的有机化合物之一。它在土壤中通常以尿素的形式存在，化学名称为H2NCONH2。尿素是一种重要的有机氮肥，其特性是与碱混合后无氨味，且在土壤中不残留有害物质，对作物安全无害。尿素的施用有其特定要求。由于其在土壤中的转化过程，需要尿素酶的作用将其分解为碳酸铵或碳酸氢铵才能被作物吸收，所以通常应在作物需肥期的4至8天前施用。尿素作为高浓度的速效肥料，不仅适用于基肥和追肥，有时也可用于种肥，但需注意避免在造粒过程中产生有害的缩二脲。我国标准规定，肥料用尿素的缩二脲含量应小于0.5%，过高则可能对作物生长产生抑制作用。尿素的施用时应注意避免分子态的尿素随水流失，以及转化后氨的挥发，因此推荐深施覆土以提高肥效。尿素在土壤中的转化过程包括一部分溶于土壤溶液中并通过氢键被吸附，其余部分则在脲酶作用下水解，形成可被植物吸收的离子，如铵根离子和碳酸氢根离子，从而确保其对土壤环境的友好性。
