As bactérias podem ser classificadas em aeróbios e anaeróbios. A principal diferença entre os dois é o fato de que as bactérias aeróbias requerem oxigênio para permanecer vivas, enquanto as bactérias anaeróbias não dependem de oxigênio para processos metabólicos e sobrevivência. Enquanto os aeróbios são capazes de se desenvolver em habitats com oxigênio abundante, os anaeróbios podem morrer na presença de oxigênio. Esse tipo de bactéria tem uma vantagem de crescimento em áreas do corpo não expostas ao oxigênio e podem se tornar patógenos virulentos. A diferença na capacidade de utilizar oxigênio entre aeróbios e anaeróbios é importante no tratamento de infecções corporais.
A classificação das bactérias pode ser baseada não apenas no fato de elas necessitarem ou não de oxigênio, mas também na forma como o utilizam. Aeróbios obrigatórios são microrganismos que precisam de oxigênio para sobreviver e morrer em sua ausência. Um exemplo é a bactéria Bacillus anthracis. Os anaeróbios obrigatórios são organismos que morrem quando expostos ao oxigênio, como Clostridium tetani e Clostridium botulinum, que causam tétano e botulismo, respectivamente.
Anaeróbios facultativos podem viver na presença ou ausência de oxigênio, mas preferem usar oxigênio. Exemplos deste tipo incluem Escherichia coli (E. coli) e Staphylococcus, ou simplesmente staph. Subtipos de E. coli, como o O157: H7, causam diarreia hemorrágica, enquanto o staph é conhecido por causar infecções de pele como furúnculos, foliculite e impetigo. Quando uma laceração profunda da pele infecciona com staph, pode ocorrer uma forma mais grave de infecção chamada celulite.
As outras duas classificações são bactérias microaerofílicas e bactérias aerotolerantes. Os microaerófilos podem viver em habitats que possuem níveis mais baixos de oxigênio em comparação com a atmosfera. Exemplos de microaerófilos são Helicobacter pylori, que causa úlceras pépticas, e Borrelia burgdorferi, que causa a doença de Lyme.
Bactérias anaeróbicas aerotolerantes não têm qualquer utilidade para o oxigênio, mas não são adversamente afetadas por sua presença. Um exemplo é o gênero Lactobacillus, que normalmente é encontrado no intestino, pele e vagina. Quando as populações de Lactobacillus na vagina se esgotam, bactérias como Gardnerella vaginalis e Bacteroides se multiplicam, levando à vaginose bacteriana.
As bactérias são cultivadas em um laboratório de microbiologia para fornecer uma pista importante de sua identidade. Em particular, quando cultivado em um tubo de ensaio, as seguintes observações podem ser documentadas. Os aeróbios obrigatórios se reúnem na superfície do meio de cultura para maximizar a absorção de oxigênio, enquanto os anaeróbios obrigatórios se reúnem na parte inferior para evitar o oxigênio. As bactérias facultativas se reúnem perto do topo, enquanto os microaerófilos se reúnem perto da parte superior, mas não na superfície. Anaeróbios aerotolerantes são uniformemente espalhados ao longo da profundidade do meio.
Identificar se uma bactéria é um aeróbio ou anaeróbio é importante no tratamento de infecções bacterianas. O tratamento de infecções causadas por bactérias anaeróbias costuma ser mais desafiador porque elas são resistentes às terapias antibióticas usuais. Por exemplo, o tratamento de bactérias como Bacillus fragilis geralmente inclui a combinação de antibióticos como piperacilina / tazobactam, imipenem / cilastatina, amoxicilina / clavulanato e metronidazol mais ciprofloxacina ou gentamicina.