尿素属于酰胺态氮肥，施入土壤中一小部分以分子态溶于土壤溶液中，通过氢键作用被土壤吸附，其他大部分在脲酶的作用下水解成碳酸铵，进而生成碳酸氢铵和氢氧化铵，碳酸铵、碳酸氢铵和氢氧化铵都是不稳定化合物，在一定条件下，会有相当数量的氨气逸出，成为尿素损失的主要途径。然后NH4+能被植物吸收和土壤胶体吸附，HCO3-也能被植物吸收，因此尿素施入土壤后不残留任何有害成分。另外尿素中含有的缩二脲也能在脲酶的作用下分解成氨和碳酸，尿素水解后生成铵态氮，表施会引起氨的挥发，尤其是碱性土壤更为严重，因此在施用尿素时应深施覆土，水田要深施到还原层。
尿素在土壤中转化受土壤PH值、温度和水分的影响，在pH为4.5-5的酸性土壤中，当土壤温度10℃时尿素完全水解需5-7天；pH值大于5.6的土壤，无论温度高低，尿素3d即可完全分解。
随着温度升高尿素分解速率加快，春季在10-14℃条件下尿素分解的氨气挥发高峰时需6d；夏季气温33-35℃时尿素3d即达到氨挥发高峰。
当土壤水分含量为田间持水量的50%时施用尿素，较水分过多或过少时易分解；在田间持水量60%至淹水状态，尿素水解基本稳定。
