Một số vi khuẩn khảo cổ có khả năng quang hợp, nghĩa là chúng tự kiếm thức ăn; tuy nhiên, thay vì sử dụng chất diệp lục sắc tố như thực vật xanh và tảo, chúng sử dụng một loại protein màu tím nhạy cảm với ánh sáng gọi là bacteriorhodopsin. Các loài vi khuẩn cổ khác sống ở những nơi không có ánh sáng mặt trời xuyên qua, chẳng hạn như lỗ thông nhiệt dưới biển sâu. Những vi khuẩn này dựa vào một quá trình gọi là tổng hợp hóa học để tạo ra ATP.
Quang hợp sử dụng một chiến lược tương tự như quang hợp ngoại trừ hai điểm khác biệt chính. Đầu tiên, nhiệt từ một lỗ thông hơi nhiệt có thể thay thế cho năng lượng mặt trời. Thứ hai, nước xung quanh lỗ thoát nhiệt rất giàu hydro sunfua. Vi khuẩn cổ có thể tách hydro sunfua thành các thành phần nguyên tử của nó, giải phóng lưu huỳnh nguyên tố trong khi bơm proton qua màng của chúng để tạo ra một gradient ion thúc đẩy sản xuất ATP. Các vi khuẩn khảo cổ khác có thể sử dụng khí mê-tan làm nguồn năng lượng cũng như nguồn cacbon để tổng hợp đường và lipid.
So với vi khuẩn eubacteria chạy nhanh, vi khuẩn khảo cổ là loài sống cực đoan, có nghĩa là chúng có thể chịu đựng môi trường khắc nghiệt không thích hợp cho các dạng sống khác. Những loài ưa nhiệt có thể chịu được nhiệt độ gần bằng nhiệt độ sôi của nước, trong khi những loài ưa nhiệt có thể chịu được nồng độ muối cao, chẳng hạn như những loài được tìm thấy ở Hồ Muối Lớn hoặc Biển Chết. Cuối cùng, một số loài ưa axit như Ferroplasma có thể chịu được nồng độ axit sulfuric cao tới độ pH bằng 0 (tương đương với axit trong pin).
