Certaines bactéries respirent de l'oxygène, mais beaucoup utilisent d'autres formes de respiration. À proprement parler, les bactéries ne « respirent » pas comme le font les humains et les autres animaux, mais elles doivent tout de même s'engager dans l'acte de respiration cellulaire . La respiration cellulaire est la méthode par laquelle les cellules convertissent les produits chimiques en énergie dont la cellule a besoin pour rester en vie. Les bactéries sont une collection incroyablement diversifiée d'organismes qui respirent de différentes manières.
Pour exécuter la respiration cellulaire, la cellule a besoin d'une source d'énergie, telle que le glucose, et d'un accepteur d'électrons. Ce processus permet à la cellule de produire de l'adénosine triphosphate, la monnaie énergétique des cellules. En abrégé ATP, l'adénosine triphosphate peut alimenter n'importe laquelle des fonctions nécessaires à la cellule. De nombreuses cellules utilisent l'oxygène comme accepteur d'électrons, mais certaines bactéries utilisent d'autres accepteurs d'électrons dans la réaction.
Certaines bactéries utilisent du sulfate, du nitrate, du soufre ou du fumarate comme accepteurs d'électrons dans le processus de respiration cellulaire. Ces bactéries sont appelées anaérobies, car elles habitent des zones sans oxygène. Cependant, l'oxygène est un accepteur d'électrons beaucoup plus efficace que ces autres produits chimiques, donc la respiration anaérobie est beaucoup plus efficace.
Au début de l'histoire des cellules eucaryotes, d'anciennes bactéries aérobies ont été englouties par les plus grosses cellules, qui les ont utilisées pour produire de l'ATP à l'intérieur des cellules. Ces anciennes bactéries ont évolué en organites appelées mitochondries, qui produisent l'énergie nécessaire aux cellules eucaryotes modernes.