Bakterije se mogu podijeliti na aerobe i anaerobe. Glavna razlika između njih dvoje je činjenica da je aerobnim bakterijama potreban kisik da bi ostale žive, dok se anaerobne bakterije ne oslanjaju na kisik za metaboličke procese i preživljavanje. Dok aerobi mogu napredovati u staništima koja imaju obilje kisika, anaerobi mogu umrijeti u prisutnosti kisika. Ova vrsta bakterija ima prednost u rastu u dijelovima tijela koji nisu izloženi kisiku i mogu postati virulentni patogeni. Razlika u kapacitetu korištenja kisika među aerobima i anaerobima važna je u liječenju tjelesnih infekcija.
Klasifikacija bakterija može se temeljiti ne samo na tome zahtijevaju li kisik ili ne, već i na tome kako ga koriste. Obvezni aerobi su mikroorganizmi kojima je potreban kisik da prežive i umiru u njegovoj odsutnosti. Primjer je bakterija Bacillus anthracis. Obvezni anaerobi su organizmi koji umiru kada su izloženi kisiku, kao što su Clostridium tetani i Clostridium botulinum, koji uzrokuju tetanus, odnosno botulizam.
Fakultativni anaerobi mogu živjeti u prisutnosti ili odsutnosti kisika, ali radije koriste kisik. Primjeri ovog tipa uključuju Escherichia coli (E. coli) i Staphylococcus, ili jednostavno stafilokok. Podtipovi E. coli, kao što je O157:H7, uzrokuju hemoragični proljev, dok je stafilokoka poznata po tome što uzrokuje infekcije kože kao što su čirevi, folikulitis i impetigo. Kada se duboka razderotina kože inficira stafilokokom, može doći do težeg oblika infekcije koji se naziva celulitis.
Druge dvije klasifikacije su mikroaerofilne bakterije i aerotolerantne bakterije. Mikroaerofili mogu živjeti u staništima koja imaju nižu razinu kisika u usporedbi s atmosferom. Primjeri mikroaerofila su Helicobacter pylori, koja uzrokuje peptički ulkus, i Borrelia burgdorferi, koja uzrokuje lajmsku bolest.
Aerotolerantne anaerobne bakterije nemaju nikakvu upotrebu kisika, ali njihova prisutnost ne utječe negativno. Primjer je rod Lactobacillus, koji se inače nalazi u crijevima, koži i rodnici. Kada se populacije Lactobacillus u vagini iscrpe, razmnožavaju se bakterije kao što su Gardnerella vaginalis i Bacteroides, što dovodi do bakterijske vaginoze.
Bakterije se uzgajaju u mikrobiološkom laboratoriju kako bi se pružio važan trag o njihovom identitetu. Konkretno, kada se uzgaja u epruveti, mogu se dokumentirati sljedeća opažanja. Obvezni aerobi se skupljaju na površini medija kulture kako bi maksimizirali apsorpciju kisika, dok se obvezni anaerobi skupljaju na dnu kako bi se držali dalje od kisika. Fakultativne bakterije se skupljaju pri vrhu, dok se mikroaerofili skupljaju u blizini gornjeg dijela, ali ne na površini. Aerotolerantni anaerobi ravnomjerno su raspoređeni po dubini medija.
U liječenju bakterijskih infekcija važno je utvrditi je li bakterija aerobna ili anaerobna. Liječenje infekcija uzrokovanih anaerobnim bakterijama često je zahtjevnije jer su otporne na uobičajene antibiotske terapije. Na primjer, liječenje bakterija kao što je Bacillus fragilis obično uključuje kombinirane antibiotike kao što su piperacilin/tazobaktam, imipenem/cilastatin, amoksicilin/klavulanat i metronidazol plus ciprofloksacin ili gentamicin.