1904年，德國化學家哈伯利用陶瓷管，內充填鐵催化劑，進行合成試驗。測定出在常壓下和高溫（1020℃）反應達到平衡時，氣體混合物中存在有0.012%體積的氨。
1904—1911年，哈伯先後進行了兩萬多次試驗，根據試驗的數據，他認為使反應氣體在高壓下循環加工，並從這個循環中不斷將反應生成的氨分離出來，可使這個工藝過程實現。1909年，他申請了用鈾、碳化鈾的混合物作催化劑的專利。1910年5月終於在實驗室取得可喜成果。
哈伯把成功的實驗運用到工業生產，得到德國巴迪希苯胺和純堿公司工程師博施、拉普、米塔赫等人的認可。1910年7月，博施製成合成氨工業必需的高壓設備；拉普解決了高溫、高壓下機械方麵的一係列難題；米塔赫研製成功用於工業合成氨的含少量三氧化二鋁和鉀堿助催化劑的鐵催化劑。1911年，他們在奧堡建立起世界上第一個合成氨的工業裝置，設置氨的生產能力為年產9000噸，在1913年9月9日開工，從此完成了氮的人工固定。
氨的合成不僅僅是合成了氨，更創造了高壓下促進化學反應的先例。隨後德國化學家貝吉烏斯將高壓法用於多種化工產品的生產，1920年用高壓法實現了煤的液化，合成人造汽油成功。
由此，哈伯獲得了1918年諾貝爾化學獎；博施和貝吉烏斯共同獲了1931年諾貝爾化學獎。
合成氨中的氫氣來自水，氮氣來自空氣。向裝有煤的煤氣發生爐的爐底鼓入空氣，使煤燃燒。
當爐溫達到10000C左右時，通入水蒸氣，產生一氧化碳和氫氣，同時吸收熱量：
為了維持爐中溫度，在實際操作中，是將空氣和水蒸氣交替鼓入，這樣得到的氣體叫半水煤氣。
半水煤氣中氫氣和氮氣是合成氨所需的，其他氣體需要除去。
硫化氫（H_2S）是利用氨水吸收。
一氧化碳是在催化劑存在下加熱與水反應變換成二氧化碳和氫氣。經過變換的氣體叫變換氣，成分是：
變換氣中的二氧化碳在水中的溶解度顯著大於變換氣中其他組分，所以用水就可除去，也可以用堿液、氨水吸收，牛成的碳酸氫銨（NH_4HCO_3）正是我國農村使用的小化肥。
少量一氧化碳是通過醋酸銅氨液吸收來除淨的。
得到純淨的氫氣和氮氣的混合物經壓縮進入合成塔，在一定溫度和壓力下通過催化劑，部分合成氨。由於氨氣易液化，在常壓和-33.4℃下即轉變成液體，從合成塔中出來的氮氣、氫氣和氨氣進入冷卻器，氨氣被液化，而氮和氫仍是氣體。再通過分離器，氨氣就與氮氣、氫氣兩種氣體分離。未反應的氮氣、氫氣兩種氣體用循環壓縮機送入合成塔循環使用。
氨的合成也為製取硝酸開辟了一條途徑。8世紀阿拉伯煉金術士賈伯的著作裏講述到硝酸的製取：蒸餾1磅綠礬和半磅硝石得到一種酸，很好地溶解一些金屬。如果添加1/4磅氯化銨，效果更好。
綠礬蒸餾後得到硫酸，與硝石作用，得到硝酸，添加氯化銨，就得到鹽酸。
3份鹽酸和1份硝酸的混合液就是王水。
從8世紀開始，歐洲人利用硝石與綠礬製取硝酸。在硫酸擴大生產後，逐漸利用硝酸鈉與硫酸作用製取硝酸。