根据 微生物与O₂关系微生物可分为厌氧菌和好氧菌两大类。

不能呼吸氧气的微生物称为厌氧菌。厌氧菌有两种：耐氧厌氧菌和专性厌氧菌。耐氧厌氧菌不需要氧气，但也能在氧气存在时生长，但生长的不好，通过发酵产能，它容易与兼性菌弄混；专性厌氧菌会被氧气抑制甚至杀死，通过发酵或厌氧呼吸代谢。缺氧(无氧)环境在自然界中很常见，例如泥土、沉积物、沼泽、积水土壤、动物肠道、污泥、深层地下等等等等，因此厌氧菌在自然界中很常见，而且多样性很高，例如梭状芽孢杆菌(一种革兰氏阳性的内生孢子细菌)和产甲烷菌(一类产甲烷的古菌)就赫赫有名。

好氧菌包括专性好氧菌、兼性好氧菌和微好氧菌。(专性)好氧菌是指可以在全氧压力下生长(空气是21%的氧气)，并利用好氧呼吸代谢；微好氧菌是一种需氧生物，它们只有在氧气含量低于空气中的水平(微氧条件)时才能利用氧气，这是因为它们的呼吸能力有限，或者因为它们含有一些对O₂敏感的分子，也是好氧呼吸代谢；兼性好氧菌有时也叫兼性厌氧菌，反正就是兼性的，这意味着在适当的营养和培养条件下，它们可以在没有氧气的情况下生长，这类生物可以好氧呼吸、厌氧呼吸以及发酵代谢。

为什么厌氧微生物的生长受到抑制甚至被氧气杀死?主要是氧气可以转化为有毒的副产物，而正是这些有毒物质可以伤害或杀死无法处理它们的细胞。其中包括超氧阴离子(O₂-)、过氧化氢(H₂O₂)和羟基自由基(OH·)，这些均为氧气还原为水过程中的副产物，而黄素蛋白、醌类、铁硫蛋白等几乎存在于所有细胞中的电子载体也能催化这类还原反应。因此，无论是否能呼吸氧气，暴露在氧气中的生物体都会与有毒的氧物质相遇，如果不能去除这些副产物，它们就会对细胞造成破坏。