Vi khuẩn khảo cổ là những sinh vật đơn bào thường được tìm thấy ở những vị trí rất khắc nghiệt với nhiệt độ dao động khắc nghiệt hoặc trong nước có nồng độ kiềm hoặc axit cao. Thuật ngữ vi khuẩn khảo cổ đã bị loại bỏ rộng rãi để sử dụng vi khuẩn cổ. , vì chúng là lớp sinh vật của riêng mình và không phải là vi khuẩn.
Vi khuẩn khảo cổ được phát hiện vào những năm 1970 bởi Tiến sĩ Carl Woese, người đã xác định rằng chúng không thể được phân loại như các sinh vật đơn bào khác như sinh vật nhân chuẩn hoặc vi khuẩn eubacteria do sự khác biệt về di truyền và sinh hóa của chúng. Vi khuẩn cổ có màng tế bào có sức đề kháng cao với đường và axit amin khác với những chất thường thấy trong màng tế bào của vi khuẩn. Vi khuẩn cổ có khả năng chống lại các tác động bên ngoài có thể gây tử vong cho vi khuẩn, do cấu trúc hóa học của thành tế bào của chúng. Chúng rất thành thạo trong việc sống sót ở những nơi mà các sinh vật khác không thể, chẳng hạn như gần các lỗ thông hơi địa nhiệt dưới nước hoặc trong nước có độ mặn cao có thể giết chết hoặc xua đuổi cá và các vi sinh vật khác.
Vi khuẩn cổ được gọi là methanogens được tìm thấy trong hệ thống tiêu hóa của một số loại động vật có vú, côn trùng và cá, và tạo ra khí methane như một phần của quá trình sản xuất năng lượng của chúng. Thermophile có thể tồn tại trong môi trường sống có nhiệt độ cao, trong khi psychrophiles sống trong môi trường cực kỳ lạnh. Halophile được tìm thấy trong môi trường có hàm lượng muối cao. Vi khuẩn khảo cổ cũng được tìm thấy trong các môi trường hiếu khách hơn như đầm lầy, đất và nước đại dương.