Bakterier, som alle levende celler, kræver energi og næringsstoffer til at opbygge proteiner og strukturelle membraner og drive biokemiske processer. Bakterier kræver kilder til kulstof, nitrogen, fosfor, jern og et stort antal andre molekyler. Kulstof, nitrogen og vand anvendes i de største mængder. Ernæringskravene til bakterier kan grupperes efter kulstofkilden og energikilden. Nogle typer bakterier skal forbruge foruddannede organiske molekyler for at opnå energi, mens andre bakterier kan generere deres egen energi fra uorganiske kilder.
Autotrofer og heterotrofer
Nogle bakterier får energi ved at indtage organiske molekyler. Disse organismer er heterotrofer, som dyr og svampe, der spiser andre organismer. Andre typer bakterier fremstiller deres egen mad ved at omdanne lysenergi, kemisk energi eller uorganiske stoffer til brugbar energi, som disse encellede organismer har brug for for at leve. Disse gør-det-selv-bakterier er autotrofer, som planter og alger.
Bakterier, der spiser uorganiske forbindelser
Nogle autotrofe bakterier, kaldet kemotrofer, får deres ernæring fra uorganiske forbindelser. Kuldioxid er typisk den eneste kilde til cellulært kulstof. Disse autotrofer bruger hydrogensulfid, ammoniak eller hydrogengas til at reducere kulstof til nødvendigt sukker. Nitrifierende bakterier, som oxiderer ammoniak til dannelse af nitrit og nitrat, er et eksempel på bakterier, der bruger autotrof ernæring eller mere specifikt kemoautotrof ernæring.
Bakterier, der forbruger organiske forbindelser
Heterotrofe bakterier kræver organiske kilder til kulstof såsom sukker, fedt og aminosyrer. Saprofytiske bakterier er et eksempel. De opnår deres ernæring fra dødt organisk materiale. Ved hjælp af enzymer vil disse bakterier nedbryde komplekse forbindelser og bruge næringsstofferne til at frigive energi. Saprofytiske bakterier er nedbrydere og spiller en vigtig rolle i økosystemet ved at frigive enklere produkter, som planter og dyr kan bruge.
Bakterier, der bruger lys som mad
Fototrofe bakterier er autotrofer, der absorberer lysenergi og derefter bruger denne i fotosyntese til at skabe cellulær energi. Der er to typer fototrofer. De, der ikke producerer ilt som et biprodukt, betegnes anaerobe fototrofer, mens de, der producerer ilt, kaldes aerobe fototrofer. Cyanobakterier er et eksempel på bakterier, der udfører fotoautotrof ernæring. Både autotrofer og heterotrofer kan være fototrofer. Heterotrofiske fototrofer forbruger organisk kulstof ud over at producere organiske molekyler via fotosyntese.
Bakterier, der spiser kemikalier
Disse bakterier får kemisk energi fra deres omgivelser og omdanner den til adenosintrifosfat (ATP) til cellulær brug. Disse bakterier betragtes også som kemotrofer og opnår energi fra oxidationsreduktionsreaktioner af uorganiske forbindelser såsom ammoniak, hydrogensulfid og jern. For eksempel er svovlbakterier kemoautotrofer, der producerer energi ved at oxidere hydrogensulfid til svovl og vand. Denne proces er en form for kemosyntese.