根據細菌是否需要氧氣，我們可以將細菌分為需氧菌和厭氧菌。
二者主要區別是：
需氧菌生存需要氧氣，厭氧菌生存和代謝不依賴氧氣；
需氧菌可以在富氧環境中繁衍生息，而厭氧菌在有氧環境中可能會死亡。
在缺氧的機體環境，厭氧菌具有生長優勢，有時會發展成為病原體。
除了是否需要氧氣，細菌對氧氣的利用方式也存在差異，根據這些差異，可對細菌進一步分成以下幾類：
專性需氧菌
兼性厭氧菌
微需氧菌
耐氧厭氧菌
專性厭氧菌
專性需氧菌生存需要氧氣，它們在無氧的環境中會死亡。炭疽桿菌就是一種典型的專性需氧菌。
與專性需氧菌正好相反，專性厭氧菌暴露在有氧的環境中會死亡，例如破傷風梭菌和肉毒梭菌。
兼性厭氧菌在有氧和無氧環境下均能存活，不過，這類細菌在有氧環境中會優先利用氧氣。大腸桿菌和葡萄球菌是常見的兼性厭氧菌。大腸桿菌的亞型，例如O157:H7，可以導致出血性腹瀉；葡萄球菌可以導致皮膚感染，如皮膚膿腫、毛囊炎、膿皰瘡（小兒多發，又叫黃水瘡）。皮膚創傷較深，感染葡萄球菌后可形成蜂窩織炎，這是一種非常嚴重的感染。
微需氧菌可以在氧分壓低于空氣的條件下存活。引起消化性潰瘍的幽門螺旋桿菌、引起萊姆病的伯氏疏螺旋體，都是微需氧菌。
耐氧厭氧菌不會以任何方式使用氧氣，氧氣對其也無毒性。例如乳酸桿菌屬，通常存在于腸道、皮膚和陰道。陰道部位乳酸桿菌數量劇減時，陰道加德菌和擬桿菌會增殖，菌群失衡，發生細菌性陰道炎。
在試管培養基中，
專性需氧菌聚集于培養基表面以充分利用氧氣；
專性厭氧菌則相反，在試管底部聚集，遠離氧氣。
兼性厭氧菌聚集于試管頂部。
微需氧菌在培養基上部聚集，但不會出現在表面。
耐氧厭氧菌均勻分布于整個培養基中使用喆圖
厭氧培養箱。
從化學角度來看，代謝是將高能態分子轉變為低能態分子的過程，這個過程釋放的能量供細菌使用。除了氧，硫是*常見的氧化劑。硫有多種化合價，高能態硫化物參與反應釋放能量。許多厭氧菌能夠將硫化物降解為硫醇，甚至硫化氫。這些硫化物有惡臭的氣味。在自然界中，沼澤噴發氣體和腐肉通常含有硫醇或硫化氫。人類進化過程中，為了避險，獲得了厭惡硫化物氣味的能力。根據是否有惡臭氣味，我們可以對厭氧菌是否存在做出預判。
感染位點也是預診判斷的重要依據，口腔，
氧對需氧菌和厭氧菌的影響，對感染的治療有重要的意義，通常需要區分是需氧菌感染還是厭氧菌感染。厭氧菌對很多抗生素不敏感，所以治療厭氧菌感染難度一般比較大，例如，治療脆弱桿菌通常需要聯合使用抗生素，如+三唑巴坦、+西司他丁、+克拉維酸、+或。
