Bacteriën hebben, net als alle levende cellen, energie en voedingsstoffen nodig om eiwitten en structurele membranen te bouwen en biochemische processen aan te drijven. Bacteriën hebben bronnen van koolstof, stikstof, fosfor, ijzer en een groot aantal andere moleculen nodig. Koolstof, stikstof en water worden in de hoogste hoeveelheden gebruikt. De voedingsbehoeften van bacteriën kunnen worden gegroepeerd volgens de koolstofbron en de energiebron. Sommige soorten bacteriën moeten voorgevormde organische moleculen consumeren om energie te verkrijgen, terwijl andere bacteriën hun eigen energie kunnen opwekken uit anorganische bronnen.
Autotrofen en heterotrofen
Sommige bacteriën verkrijgen energie door organische moleculen te consumeren. Deze organismen zijn heterotrofen, zoals dieren en schimmels die andere organismen eten. Andere soorten bacteriën maken hun eigen voedsel door lichtenergie, chemische energie of anorganische stoffen om te zetten in bruikbare energie die deze eencellige organismen nodig hebben om te leven. Deze doe-het-zelfbacteriën zijn autotrofen, net als planten en algen.
Bacteriën die anorganische verbindingen eten
Sommige autotrofe bacteriën, chemotrofen genaamd, halen hun voeding uit anorganische verbindingen. Kooldioxide is typisch de enige bron van cellulaire koolstof. Deze autotrofen gebruiken waterstofsulfide, ammoniak of waterstofgas om koolstof te reduceren tot noodzakelijke suikers. Nitrificerende bacteriën, die ammoniak oxideren om nitrieten en nitraten te creëren, zijn een voorbeeld van bacteriën die autotrofe voeding gebruiken, of meer specifiek chemoautotrofe voeding.
Bacteriën die organische verbindingen consumeren
Heterotrofe bacteriën hebben organische koolstofbronnen nodig, zoals suikers, vetten en aminozuren. Saprofytische bacteriën zijn een voorbeeld. Ze halen hun voeding uit dood organisch materiaal. Met behulp van enzymen zullen deze bacteriën complexe verbindingen afbreken en de voedingsstoffen gebruiken om energie vrij te maken. Saprofytische bacteriën zijn ontbinders en spelen een belangrijke rol in het ecosysteem door eenvoudigere producten vrij te maken die planten en dieren kunnen gebruiken.
Bacteriën die licht als voedsel gebruiken
Fototrofe bacteriën zijn autotrofen die lichtenergie absorberen en deze vervolgens gebruiken bij fotosynthese om cellulaire energie te creëren. Er zijn twee soorten fototrofen. Degenen die geen zuurstof als bijproduct produceren, worden anaërobe fototrofen genoemd, terwijl die welke wel zuurstof produceren, aërobe fototrofen worden genoemd. Cyanobacteriën zijn een voorbeeld van bacteriën die foto-autotrofe voeding uitvoeren. Zowel autotrofen als heterotrofen kunnen fototrofen zijn. Heterotrofe fototrofen verbruiken organische koolstof naast het produceren van organische moleculen via fotosynthese.
Bacteriën die chemicaliën eten
Deze bacteriën halen chemische energie uit hun omgeving en zetten deze om in adenosinetrifosfaat (ATP) voor cellulair gebruik. Deze bacteriën worden ook als chemotrofen beschouwd en halen energie uit oxidatie-reductiereacties van anorganische verbindingen zoals ammoniak, waterstofsulfide en ijzer. Zwavelbacteriën zijn bijvoorbeeld chemoautotrofen die energie produceren door waterstofsulfide te oxideren tot zwavel en water. Dit proces is een vorm van chemosynthese.