19世纪的欧洲，在工业革命之后，人口迅速增长，用于粮食生产的肥料出现短缺。1898年，英国化学家威廉·克鲁克斯在英国科学院院长的就职演说中指出：“如果事态继续像现在这样发展，许多国家将在未来30年内遭遇粮食危机。”克鲁克斯针对这一情况提出的解决方案是“利用空气中的氮气分子（N2）”。氮（N）是土壤肥料的必需元素之一，而含氮的氨（NH3）可以用来生产氮肥。
克鲁克斯就希望利用占空气成分80%的氮气来生产氨。然而，由于氮气分子的化学键极强，当时没有人能够将氮转化为氨，只有极少数微生物可以做到。
著名的哈伯-博施法通过催化的力量使合成氨成为可能。“催化的力量”指的就是使用催化剂，催化剂是一种能够加快特定化学反应速度的物质。催化剂本身的结构在反应前后均不会改变。在哈伯-博施法中，氮气分子和氢气分子被置于400～600℃以及100～300个大气压的高温高压状态下，同时使用以四氧化三铁为主要成分的催化剂来合成氨。
哈伯-博施法是由两位德国化学家发明的。首先，弗里茨·哈伯在实验室成功地合成了氨，1912年，巴斯夫化学公司的研究员卡尔·博施成功地将该技术工业化（大规模生产）。由于该成就，哈伯和博施分别于1918年和1931年被授予诺贝尔化学奖。哈伯-博施法的问世提高了人类生产粮食的能力，促进了人口的增长，让世界人口从20世纪10年代哈伯-博施法工业化时的还不到20亿，增长到现在的80亿。
由于能够利用空气中含有的氮气生产肥料，这种方法也会被称为“把空气变成面包的方法”。哈伯-博施法在农业领域取得了革命性进展，直到今天仍然是合成氨的核心方法。