Τα βακτήρια μπορούν να ταξινομηθούν σε αερόβια και αναερόβια. Η κύρια διαφορά μεταξύ των δύο είναι το γεγονός ότι τα αερόβια βακτήρια απαιτούν οξυγόνο για να παραμείνουν ζωντανά, ενώ τα αναερόβια βακτήρια δεν βασίζονται στο οξυγόνο για τις μεταβολικές διεργασίες και την επιβίωση. Ενώ τα αερόβια μπορούν να ευδοκιμήσουν σε ενδιαιτήματα που έχουν άφθονο οξυγόνο, τα αναερόβια μπορεί να πεθάνουν παρουσία οξυγόνου. Αυτός ο τύπος βακτηρίων έχει ένα πλεονέκτημα ανάπτυξης σε περιοχές του σώματος που δεν εκτίθενται στο οξυγόνο και μπορεί να γίνουν παθογόνα παθογόνα. Η διαφορά στην ικανότητα χρήσης οξυγόνου μεταξύ αερόβιων και αναερόβιων είναι σημαντική για τη θεραπεία σωματικών λοιμώξεων.
Η ταξινόμηση των βακτηρίων μπορεί να βασίζεται όχι μόνο στο αν χρειάζονται ή όχι οξυγόνο, αλλά και στον τρόπο με τον οποίο το χρησιμοποιούν. Τα υποχρεωτικά αερόβια είναι μικροοργανισμοί που χρειάζονται οξυγόνο για να επιβιώσουν και πεθαίνουν ερήμην του. Ένα παράδειγμα είναι το βακτήριο Bacillus anthracis. Τα υποχρεωτικά αναερόβια είναι οργανισμοί που πεθαίνουν όταν εκτίθενται στο οξυγόνο, όπως το Clostridium tetani και το Clostridium botulinum, που προκαλούν τέτανο και αλλαντίαση, αντίστοιχα.
Τα προαιρετικά αναερόβια μπορούν να ζήσουν παρουσία ή απουσία οξυγόνου, αλλά προτιμούν να χρησιμοποιούν οξυγόνο. Παραδείγματα αυτού του τύπου περιλαμβάνουν το Escherichia coli (E. coli) και τον σταφυλόκοκκο ή απλά σταφυλόκοκκο. Οι υποτύποι του E. coli, όπως το O157:H7, προκαλούν αιμορραγική διάρροια, ενώ ο σταφυλόκοκκος είναι γνωστός για την πρόκληση δερματικών λοιμώξεων όπως βράζει, θυλακίτιδα και κηρίο. Όταν μια βαθιά ρήξη του δέρματος μολυνθεί με σταφυλόκοκκο, μπορεί να εμφανιστεί μια πιο σοβαρή μορφή μόλυνσης που ονομάζεται κυτταρίτιδα.
Οι άλλες δύο ταξινομήσεις είναι τα μικροαερόφιλα βακτήρια και τα αεροανεκτικά βακτήρια. Οι μικροαερόφιλοι μπορούν να ζουν σε ενδιαιτήματα που έχουν χαμηλότερα επίπεδα οξυγόνου σε σύγκριση με την ατμόσφαιρα. Παραδείγματα μικροαερόφιλων είναι το Helicobacter pylori, που προκαλεί πεπτικά έλκη και το Borrelia burgdorferi, που προκαλεί τη νόσο του Lyme.
Τα αεροτεκτικά αναερόβια βακτήρια δεν έχουν καμία χρήση για το οξυγόνο αλλά δεν επηρεάζονται αρνητικά από την παρουσία του. Ένα παράδειγμα είναι το γένος Lactobacillus, το οποίο φυσιολογικά βρίσκεται στο έντερο, το δέρμα και τον κόλπο. Όταν οι πληθυσμοί του Lactobacillus στον κόλπο εξαντλούνται, βακτήρια όπως το Gardnerella vaginalis και το Bacteroides πολλαπλασιάζονται, οδηγώντας σε βακτηριακή κολπίτιδα.
Τα βακτήρια καλλιεργούνται σε ένα μικροβιολογικό εργαστήριο για να παρέχουν μια σημαντική ένδειξη της ταυτότητάς τους. Ειδικότερα, όταν καλλιεργείται σε δοκιμαστικό σωλήνα, μπορούν να τεκμηριωθούν οι ακόλουθες παρατηρήσεις. Τα υποχρεωτικά αερόβια συγκεντρώνονται στην επιφάνεια του μέσου καλλιέργειας για να μεγιστοποιήσουν την απορρόφηση οξυγόνου, ενώ τα υποχρεωτικά αναερόβια συγκεντρώνονται στο κάτω μέρος για να κρατηθούν μακριά από το οξυγόνο. Τα προαιρετικά βακτήρια συγκεντρώνονται κοντά στην κορυφή, ενώ τα μικροαερόφιλα συγκεντρώνονται κοντά στο πάνω μέρος, αλλά όχι στην επιφάνεια. Τα αερόφερτα αναερόβια απλώνονται ομοιόμορφα κατά μήκος του βάθους του μέσου.
Ο προσδιορισμός του εάν ένα βακτήριο είναι αερόβιο ή αναερόβιο είναι σημαντικό για τη θεραπεία βακτηριακών λοιμώξεων. Η θεραπεία λοιμώξεων που προκαλούνται από αναερόβια βακτήρια είναι συχνά πιο απαιτητική επειδή είναι ανθεκτικά στις συνήθεις θεραπείες με αντιβιοτικά. Για παράδειγμα, η θεραπεία βακτηρίων όπως ο Bacillus fragilis συνήθως περιλαμβάνει συνδυαστικά αντιβιοτικά όπως πιπερακιλλίνη/ταζομπακτάμη, ιμιπενέμη/σιλαστατίνη, αμοξικιλλίνη/κλαβουλανικό και μετρονιδαζόλη συν σιπροφλοξασίνη ή γενταμυκίνη.