Différentes bactéries ont des températures de croissance optimales différentes selon leur environnement. Les bactéries intestinales humaines se développent à 98 degrés Fahrenheit, alors que cette même température serait mortelle pour la plupart des bactéries végétales.
La plupart des bactéries présentes dans l'environnement quotidien se développent à température ambiante. Les bactéries thermophiles, telles que les bactéries présentes dans les sources chaudes bouillantes du parc national de Yellowstone et les bactéries trouvées autour des bouches thermiques des grands fonds, se développent à des températures élevées. D'autres bactéries prospèrent par temps froid, dans les glaciers et les eaux de l'Antarctique. Ces bactéries à basse température peuvent également se développer dans les réfrigérateurs domestiques, ce qui rend nécessaire une désinfection de routine avec un antiseptique.
Différentes bactéries ont différentes plages de températures habitables, définies par les trois points cardinaux de changement de phase de l'eau. Les bactéries qui préfèrent des températures proches de celles des animaux à sang chaud sont appelées mésophiles. Les bactéries qui préfèrent des températures élevées supérieures à la température corporelle mais considérablement inférieures au point d'ébullition de l'eau dans des conditions de température et de pression standard sont appelées thermophiles. Les bactéries qui préfèrent les températures autour du point d'ébullition de l'eau sont appelées thermophiles extrêmes. Les bactéries qui préfèrent les températures autour du point de congélation de l'eau sont appelées psychrophiles. Enfin, les bactéries qui peuvent survivre et se développer lentement au point de congélation de l'eau mais se développent à température ambiante sont appelées psychrotrophes. Ces psychrotrophes sont la cause de la détérioration des aliments surgelés avec le temps.
