Vi khuẩn thu được năng lượng bằng cách ăn các sinh vật và hợp chất hữu cơ khác hoặc bằng cách sản xuất thức ăn của chính chúng. Vi khuẩn tự sản xuất thức ăn được gọi là sinh vật tự dưỡng. Vi khuẩn phải tiêu thụ các phân tử hữu cơ khác để lấy năng lượng được gọi là sinh vật dị dưỡng.
Có hai loại sinh vật dị dưỡng chung. Một số sinh vật dị dưỡng cung cấp tất cả các nhu cầu năng lượng của chúng bằng cách hòa tan và hấp thụ hoặc ăn các sinh vật khác, và được gọi là sinh vật dị dưỡng hóa học. Ngược lại, một số vi khuẩn tự sản sinh ra một số năng lượng bằng cách khai thác ánh sáng mặt trời, nhưng tạo ra sự cân bằng về nhu cầu năng lượng của chúng bằng cách hấp thụ các phân tử hữu cơ.
Sinh vật tự dưỡng cũng xảy ra ở hai loại chính. Có những sinh vật tự dưỡng quang dưỡng hấp thụ các phân tử vô cơ, chẳng hạn như sunfua, và chuyển chúng thành năng lượng, cũng như sinh vật tự dưỡng quang dưỡng tự tạo ra năng lượng bằng cách hấp thụ ánh sáng mặt trời. Nhìn chung, vi khuẩn thu nhận năng lượng theo nhiều cách khác nhau, cho phép một số loại vi khuẩn sống ở hầu hết mọi nơi.
Ngoài bốn nhóm vi khuẩn này lấy năng lượng theo những cách khác nhau, vi khuẩn cũng hô hấp theo những cách khác nhau. Nhiều sinh vật hiếu khí và dựa vào oxy, giống như động vật. Các vi khuẩn khác kỵ khí, nghĩa là chúng sống trong môi trường không có oxy. Vẫn còn những vi khuẩn khác có thể sống trong môi trường giàu oxy hoặc thiếu oxy. Những vi khuẩn linh hoạt này được gọi là vi khuẩn kỵ khí dễ nuôi.
