Vi khuẩn là một trong các nhân tố chính của hệ sinh thái Trái Đất, vi khuẩn có thể được tìm thấy trong đất, nước, thực vật, động vật, chất thải phóng xạ, lớp vỏ trái đất, cả băng và sông băng ở Bắc Cực cũng như suối nước nóng. Chúng còn có thể tồn tại trong tầng bình lưu, từ 9.7 km đến 48.3 km trong bầu khí quyển, và ở cả đại dương với độ sâu lên đến hơn 10 km. (3)

• Tùy theo điều kiện của môi trường sống, nhu cầu và sử dụng Oxy, vi khuẩn được phân loại thành vi khuẩn hiếu khí, vi khuẩn vi hiếu khí, vi khuẩn kỵ khí, vi khuẩn kỵ khí tùy nghi.
• Vi khuẩn hiếu khí chỉ có thể phát triển ở nơi có Oxy trung bình trở lên.
• Vi khuẩn vi hiếu khí sống trong môi trường nồng độ Oxy thấp (2-10%).
• Vi khuẩn kỵ khí chỉ có thể phát triển ở nơi không có oxy. Chúng tồn tại chủ yếu là trong đường tiêu hóa ở người và gây ra các triệu chứng như đầy hơi, hoại tử, uốn ván, ngộ độc thịt và hầu hết các bệnh nhiễm trùng về răng miệng. Hệ thực vật đường ruột của con người, hay hệ vi sinh vật đường ruột, chứa vi khuẩn ưa ấm có lợi, chẳng hạn như Lactobacillus acidophilus trong chế độ ăn uống.
• Vi khuẩn tùy nghi có thể sống trong môi trường có hoặc không có oxy, nhưng thường xuất hiện nhiều hơn ở môi trường có oxy. Chúng chủ yếu được tìm thấy trong đất, nước, thảm thực vật và một số hệ cơ quan trong cơ thể người và động vật (ví dụ như Salmonella).
• Vi khuẩn chịu ấm là vi khuẩn gây ra hầu hết các bệnh nhiễm trùng ở người. Chúng phát triển mạnh ở nhiệt độ vừa phải khoảng 37°C, cũng chính là nhiệt độ của cơ thể con người.
• Vi khuẩn chịu cực hạn có thể chịu được các điều kiện được xem là khá khắc nghiệt đối với hầu hết các dạng sống. Chúng có thể tồn tại ở nơi mà không sinh vật nào khác có thể.
• Vi khuẩn chịu nhiệt có thể sống ở nhiệt độ cao lên tới 75 – 80°C, thậm chí ở 113°C chúng vẫn có thể sống sót.
• Vi khuẩn chịu mặn chỉ sống trong môi trường mặn.
• Vi khuẩn chịu axit sống trong môi trường axit, thậm chí một số sống trong axit mạnh (pH=0).
• Vi khuẩn chịu kiềm sống trong môi trường kiềm có độ pH lên đến 10,5.
• Vi khuẩn chịu hàn sống ở môi trường lạnh, ví dụ như bên trong sông băng.
• Sâu trong đại dương khi bóng tối hoàn toàn ngự trị, vi khuẩn sẽ ở các lỗ thông thủy nhiệt, nơi cả nhiệt độ và áp suất đều cao. Chúng tự tạo ra thức ăn bằng cách oxy hóa lưu huỳnh từ sâu bên trong lòng đất.