Os principais tipos de bactérias eram tradicionalmente classificados por características físicas ou reações a diferentes tipos de coloração. O advento da genética molecular permitiu uma divisão mais cuidadosa dos diferentes grupos de bactérias. Muitos cientistas acreditam que a antiga classificação das bactérias deveria ser dividida em dois ou mais reinos.
A classificação mais elevada de coisas vivas é reinos. As bactérias já foram classificadas em um reino conhecido como Protista, mas muitos cientistas argumentam que o antigo reino deveria ser dividido em dois reinos com base em evidências genéticas moleculares. Os novos reinos seriam bactérias verdadeiras, Eubacteria, e bactérias antigas, Archaebacteria, que hoje sobrevivem em ambientes extremos. Alguns sugerem uma nova divisão filogenética conhecida como domínios ou super-reinos, porque as Archaebacteria são tão distintos, eles poderiam ser divididos em três reinos próprios: Crenarchaeota, o termofílico bactérias; Euryarchaeota, bactérias halofílicas e metanogênicas; e Korarchaeota, encontrada em fontes termais.
Para outras bactérias além das Archaebacteria, existem cinco filos distintos, o próximo ramo da árvore filogenética. As Proteobactérias são simbióticas com as plantas e as ajudam a fixar o nitrogênio da atmosfera. As cianobactérias são conhecidas como bactérias verde-azuladas. Eubactérias são bactérias Gram-positivas tradicionalmente classificadas e têm paredes celulares com camadas diferentes das outras bactérias. Os espiroquetas crescem em colônias em espiral. As Chlamydiae são parasitas intracelulares.
As bactérias podem ser descritas como patogênicas (causadoras de doenças) ou não patogênicas. Eles também podem ser descritos como Gram-positivos ou Gram-negativos. Isso se refere a se eles absorvem ou não um corante pela coloração de Gram. As bactérias Gram-positivas não têm membrana celular externa e os peptidoglicanos permitem que sejam coradas com cristal violeta. As bactérias Gram-negativas têm uma membrana celular externa, mas carecem de peptidoglicanos, evitando que sejam coradas.