Бактеријама, као и свим живим ћелијама, потребна је енергија и хранљиве материје за изградњу протеина и структурних мембрана и покретање биохемијских процеса. Бактеријама су потребни извори угљеника, азота, фосфора, гвожђа и великог броја других молекула. У највећим количинама користе се угљеник, азот и вода. Прехрамбене потребе за бактеријама могу се групирати према извору угљеника и извору енергије. Неке врсте бактерија морају да троше унапред формиране органске молекуле да би добиле енергију, док друге бактерије могу да генеришу сопствену енергију из неорганских извора.
Аутотрофи и хетеротерофи
Неке бактерије енергију добијају конзумирањем органских молекула. Ови организми су хетеротрофи, попут животиња и гљивица које једу друге организме. Друге врсте бактерија сами производе храну претварајући светлост, хемијску енергију или неорганске супстанце у употребљиву енергију која је потребна овим једноћелијским организмима. Ове "уради сам" бактерије су аутотрофи, попут биљака и алги.
Бактерије које једу неорганска једињења
Неке аутотрофне бактерије, назване хемотрофи, храну добијају од неорганских једињења. Угљен-диоксид је обично једини извор ћелијског угљеника. Ови аутотрофи користе водоник-сулфид, амонијак или гасовити водоник за редукцију угљеника у потребне шећере. Нитрификујуће бактерије, које оксидирају амонијак да би створиле нитрите и нитрате, пример су бактерија које користе аутотрофну исхрану, или тачније, хемоаутотрофну исхрану.
Бактерије које троше органска једињења
Хетеротрофне бактерије захтевају органске изворе угљеника као што су шећери, масти и аминокиселине. Пример су сапрофитне бактерије. Прехрану постижу мртвом органском материјом. Користећи ензиме, ове бактерије ће разградити сложена једињења и искористити хранљиве материје за ослобађање енергије. Сапрофитне бактерије се разлажу и играју важну улогу у екосистему ослобађањем једноставнијих производа које биљке и животиње могу користити.
Бактерије које користе светлост као храну
Фототрофне бактерије су аутотрофи који апсорбују светлосну енергију, а затим је користе у фотосинтези за стварање ћелијске енергије. Постоје две врсте фототрофа. Они који не производе кисеоник као нуспроизвод називају се анаеробним фототрофима, док они који производе кисеоник називају се аеробним фототрофима. Цијанобактерије су пример бактерија које извршавају фотоаутотрофну исхрану. И аутотрофи и хетеротрофи могу бити фототрофи. Хетеротрофни фототрофи троше и органски угљеник, уз производњу органских молекула фотосинтезом.
Бактерије које једу хемикалије
Ове бактерије добијају хемијску енергију из свог окружења и претварају је у аденозин трифосфат (АТП) за ћелијску употребу. Ове бактерије се такође сматрају хемотрофима и енергију добијају реакцијама редукције оксидације неорганских једињења попут амонијака, водоник-сулфида и гвожђа. На пример, сумпорне бактерије су хемоаутотрофи који производе енергију оксидацијом водоник-сулфида у сумпор и воду. Овај процес је облик хемосинтезе.