De belangrijkste soorten bacteriën werden traditioneel geclassificeerd op basis van fysieke kenmerken of reacties op verschillende soorten kleuring. De komst van moleculaire genetica heeft een meer zorgvuldige verdeling van de verschillende groepen bacteriën mogelijk gemaakt. Veel wetenschappers zijn van mening dat de oude classificatie van bacteriën moet worden opgesplitst in twee of meer koninkrijken.
De hoogste classificatie van levende wezens is koninkrijken. Bacteriën werden ooit ingedeeld in één koninkrijk dat bekend staat als Protista, maar veel wetenschappers beweren dat het oude koninkrijk moet worden opgesplitst in twee koninkrijken op basis van moleculair genetisch bewijs. De nieuwe koninkrijken zouden echte bacteriën zijn, Eubacteria, en oude bacteriën, Archaebacteria, die vandaag de dag overleven in extreme omgevingen. Sommigen suggereren een nieuwe fylogenetische indeling die bekend staat als domeinen of superkoninkrijken, omdat de archaebacteriën zo verschillend dat ze in drie eigen koninkrijken konden worden opgesplitst: Crenarchaeota, de thermofiele bacteriën; Euryarchaeota, halofiele en methanogene bacteriën; en Korarchaeota, gevonden in warmwaterbronnen.
Voor andere bacteriën dan Archaebacteria zijn er vijf verschillende phylums, de volgende vertakking van de fylogenetische boom. De Proteobacteriën werken in symbiose met planten en helpen hen stikstof uit de atmosfeer te binden. De cyanobacteriën staan bekend als blauwgroene bacteriën. Eubacteriën zijn traditioneel geclassificeerde Gram-positieve bacteriën en hebben celwanden die andere lagen hebben dan andere bacteriën. De spirocheten groeien in spiraalvormige kolonies. De Chlamydiae zijn intracellulaire parasieten.
Bacteriën kunnen worden omschreven als pathogeen (ziekteverwekkend) of niet-pathogeen. Ze kunnen ook worden omschreven als Gram-positief of Gram-negatief. Dit verwijst naar het al dan niet absorberen van een kleurstof door Gram-kleuring. Gram-positieve bacteriën missen een buitenste celmembraan en peptidoglycanen zorgen ervoor dat ze kunnen worden gekleurd met kristalviolet. Gram-negatieve bacteriën hebben een buitenste celmembraan maar missen peptidoglycanen, waardoor ze niet worden gekleurd.