Considerando a forma de obtenção de energia e carbono para suas funções metabólicas, pode-se distinguir: 1) microrganismos autotróficos, que por sua vez se diferenciam em: a) fotoautotróficos, que obtêm a carbono pela fixação do dióxido de carbono da atmosfera pela fotossíntese, usando energia da radiação solar (por exemplo, cianobactérias e algas, contendo pigmentos de clorofila); e b) quimioautotróficos ou quimiolitotróficos, que também fixam o dióxido de carbono atmosférico, mas não utilizam a luz como fonte de energia e a obtêm por oxidação de compostos inorgânicos reduzidos (por exemplo, N, Fe e S); 2) microrganismos heterotróficos, que obtêm carbono e energia de materiais orgânicos complexos (principalmente bactérias e fungos).

De acordo com as necessidades respiratórias, distinguem-se: 1) microrganismos aeróbicos estritos, que requerem oxigênio livre (por exemplo, as bactérias Nitrosomonas e Nitrobacter< /i>); 2) microrganismos anaeróbios (ou aeróbios facultativos), que realizam respiração aeróbica se houver oxigênio disponível, mas se não houver, optam pelo metabolismo anaeróbio (fermentação ou respiração anaeróbica); 3) microrganismos estritamente anaeróbios, que não podem viver na presença de oxigênio molecular, pois é tóxico para eles, portanto, necessariamente realizam um metabolismo anaeróbico, por exemplo, a bactéria Desulfovibrio desulfuricans, que pode usar SO₄^-2 como receptor de elétrons, e Metanobacterium, que está envolvida na formação de metano (metanogênese).