Nach dem Ausstreuen setzt sich Kalkstickstoff unter dem Einfluss von Bodenfeuchtigkeit über mehrere Zwischenstufen in düngenden Kalk und pflanzenverfügbaren Ammonium-Stickstoff um. In der ersten Teilreaktion wird Kalkstickstoff zu Kalk und Cyanamid umgewandelt. Das Zwischenprodukt Cyanamid wird weiter über Harnstoff vollständig in pflanzenverfügbares Ammonium umgewandelt. Entgegen einer weit verbreiteten Meinung entsteht bei der Umsetzung von Kalkstickstoff kein giftiges Cyanid-Gas, das aus dem Boden entweichen könnte, sondern Cyanamid, welches in der wässrigen Bodenlösung verbleibt und für die besondere Wirkungsweise des Kalkstickstoffs verantwortlich ist.
Der Abbau von Kalkstickstoff im Boden
Ein Teil des Cyanamids reagiert weiter zu Dicyandiamid (DCD). Dieses DCD hat nitrifikationshemmende Eigenschaften, d.h. es verzögert die durch bestimmte Bodenbakterien (Nitrosomonas und Nitrobacter) hervorgerufene Umsetzung des Ammoniumstickstoffs zu Nitrat.
Schema der Nitrifikation
Dicyandiamid hemmt ausschließlich die Aktivität der Nitrosomonas-Bakterien, und nicht die der Nitrobacter. So kann sich kein pflanzenschädigendes Nitrit im Boden anreichern. Generell lässt sich die Umsetzung von Kalkstickstoff im Boden in zwei Phasen untergliedern:
Reaktionsphase und Düngephase

Während der Reaktionsphase durchläuft Kalkstickstoff die ersten Abbauschritte und entwickelt eine starke Alkalität. Dies schafft ein günstiges Umfeld für nützliche Bodenmikroben und für ein gesundes Wachstum der Pflanze. Diese Phase hält, je nach Umsetzungsbedingungen, 8-14 Tage lang im Boden an. Die Umsetzungsgeschwindigkeit hängt von Bodenfeuchtigkeit, -temperatur, -aktivität, Humusgehalt und ausgebrachter Düngermenge ab.
Besonders hervorzuheben ist, dass durch Kalkstickstoffs keine schädlichen Rückstände im Boden bleiben. Das Cyanamid wird vollständig in Harnstoff umgeformt und dient damit der Stickstoffernährung der Pflanzen. Auch der Nitrifikationshemmstoff Dicyandiamid wird langsam zu Harnstoff abgebaut. Dies bedeutet, dass am Ende alles in Form von Stickstoff und Kalk als Nährstoff für die Pflanzen zur Verfügung steht und sich keine bodenfremden Abbauprodukte bilden.