Bacteriile pot fi clasificate în aerobe și anaerobe. Principala diferență dintre cele două este faptul că bacteriile aerobe necesită oxigen pentru a rămâne în viață, în timp ce bacteriile anaerobe nu se bazează pe oxigen pentru procesele metabolice și supraviețuire. În timp ce aerobii sunt capabili să prospere în habitate care au oxigen din abundență, anaerobii pot muri în prezența oxigenului. Acest tip de bacterii are un avantaj de creștere în zonele corpului neexpuse la oxigen și pot deveni agenți patogeni virulenți. Diferența în capacitatea de a utiliza oxigenul dintre aerobi și anaerobi este importantă în tratamentul infecțiilor corporale.
Clasificarea bacteriilor se poate baza nu doar pe faptul că au nevoie sau nu de oxigen, ci și pe modul în care îl folosesc. Aerobii obligatorii sunt microorganisme care au nevoie de oxigen pentru a supraviețui și a muri în absența acestuia. Un exemplu este bacteria Bacillus anthracis. Anaerobii obligatorii sunt organisme care mor atunci când sunt expuse la oxigen, cum ar fi Clostridium tetani și Clostridium botulinum, care provoacă tetanos și, respectiv, botulism.
Anaerobii facultativi pot trăi în prezența sau absența oxigenului, dar preferă să folosească oxigenul. Exemple de acest tip includ Escherichia coli (E. coli) și Staphylococcus, sau pur și simplu stafilococ. Subtipurile de E. coli, cum ar fi O157:H7, provoacă diaree hemoragică, în timp ce stafilococul este cunoscut pentru că provoacă infecții ale pielii, cum ar fi furuncule, foliculită și impetigo. Când o lacerație profundă a pielii se infectează cu stafilococ, poate apărea o formă mai severă de infecție numită celulită.
Celelalte două clasificări sunt bacteriile microaerofile și bacteriile aerotolerante. Microaerofilii pot trăi în habitate care au niveluri mai scăzute de oxigen în comparație cu atmosfera. Exemple de microaerofili sunt Helicobacter pylori, care provoacă ulcer peptic, și Borrelia burgdorferi, care provoacă boala Lyme.
Bacteriile anaerobe aerotolerante nu au nicio utilitate pentru oxigen, dar nu sunt afectate negativ de prezența acestuia. Un exemplu este genul Lactobacillus, care se găsește în mod normal în intestin, piele și vagin. Când populațiile de Lactobacillus din vagin se epuizează, bacterii precum Gardnerella vaginalis și Bacteroides se înmulțesc, ducând la vaginoză bacteriană.
Bacteriile sunt cultivate într-un laborator de microbiologie pentru a oferi un indiciu important al identității lor. În special, atunci când este crescut într-o eprubetă, pot fi documentate următoarele observații. Aerobii obligați se adună pe suprafața mediului de cultură pentru a maximiza absorbția de oxigen, în timp ce anaerobii obligați se adună în partea de jos pentru a ține departe de oxigen. Bacteriile facultative se adună aproape de vârf, în timp ce microaerofilele se adună lângă partea superioară, dar nu la suprafață. Anaerobii aerotoleranți sunt răspândiți uniform de-a lungul adâncimii mediului.
Identificarea dacă o bacterie este aerobă sau anaerobă este importantă în tratamentul infecțiilor bacteriene. Tratamentul infecțiilor cauzate de bacterii anaerobe este adesea mai dificil, deoarece acestea sunt rezistente la terapiile obișnuite cu antibiotice. De exemplu, tratamentul bacteriilor cum ar fi Bacillus fragilis include de obicei combinații de antibiotice precum piperacilină/tazobactam, imipenem/cilastatin, amoxicilină/clavulanat și metronidazol plus ciprofloxacină sau gentamicină.