Bacteriën, zoals alle levende cellen, hebben energie en voedingsstoffen nodig om eiwitten en structurele membranen op te bouwen en biochemische processen aan te sturen. Bacteriën vereisen bronnen van koolstof, stikstof, fosfor, ijzer en een groot aantal andere moleculen. Koolstof, stikstof en water worden in de grootste hoeveelheden gebruikt. De voedingsbehoeften voor bacteriën kunnen worden gegroepeerd op basis van de koolstofbron en de energiebron. Sommige soorten bacteriën moeten voorgevormde organische moleculen consumeren om energie te verkrijgen, terwijl andere bacteriën hun eigen energie uit anorganische bronnen kunnen genereren.
Autotrophs en Heterotrophs

Sommige bacteriën verkrijgen energie door organische moleculen te consumeren. Deze organismen zijn heterotrofen, zoals dieren en schimmels die andere organismen eten. Andere soorten bacteriën maken hun eigen voedsel door lichtenergie, chemische energie of anorganische stoffen om te zetten in bruikbare energie die deze eencellige organismen nodig hebben om te leven. Deze doe-het-zelfbacteriën zijn autotrofen, zoals planten en algen.
Bacteriën die anorganische verbindingen eten

Sommige autotrofe bacteriën, chemotrofen genaamd, halen hun voeding uit anorganische verbindingen. Koolstofdioxide is meestal de enige bron van cellulaire koolstof. Deze autotrofen gebruiken waterstofsulfide, ammoniak of waterstofgas om koolstof tot noodzakelijke suikers te reduceren. Nitrificerende bacteriën, die ammoniak oxideren tot nitrieten en nitraten, zijn een voorbeeld van bacteriën die autotrofe voeding gebruiken, of meer specifiek, chemoautotrofe voeding.
Bacteriën die organische verbindingen consumeren

Heterotrofe bacteriën vereisen organische koolstofbronnen zoals suikers, vetten en aminozuren. Saprofytische bacteriën zijn een voorbeeld. Ze verkrijgen hun voeding uit dode organische stof. Met behulp van enzymen zullen deze bacteriën complexe verbindingen afbreken en de voedingsstoffen gebruiken om energie vrij te maken. Saprofytische bacteriën zijn ontleders en spelen een belangrijke rol in het ecosysteem door eenvoudiger producten vrij te geven die planten en dieren kunnen gebruiken.
Bacteriën die licht als voedsel gebruiken

Fototrofe bacteriën zijn autotrofen die lichtenergie absorberen en deze vervolgens gebruiken in fotosynthese om cellulaire energie te creëren. Er zijn twee soorten fototrofen. Die welke geen zuurstof produceren als een bijproduct worden anaërobe fototrofen genoemd, terwijl die welke wel zuurstof produceren aerobe fototrofen worden genoemd. Cyanobacteriën zijn een voorbeeld van bacteriën die fotoautotrofe voeding uitvoeren. Zowel autotrophs als heterotrophs kunnen phototrophs zijn. Heterotrofe fototrofen verbruiken organische koolstof naast de productie van organische moleculen via fotosynthese.
Bacteriën die chemicaliën eten

Deze bacteriën halen chemische energie uit hun omgeving en zetten deze om in adenosinetrifosfaat (ATP) voor cellulair gebruik. Deze bacteriën worden ook beschouwd als chemotrofen en verkrijgen energie van oxidatiereducerende reacties van anorganische verbindingen zoals ammoniak, waterstofsulfide en ijzer. Zwavelbacteriën zijn bijvoorbeeld chemoautotrofen die energie produceren door waterstofsulfide te oxideren tot zwavel en water. Dit proces is een vorm van chemosynthese.