Algumas bactérias respiram oxigênio, mas muitas usam outras formas de respiração. Falando estritamente, as bactérias não "respiram" como os humanos e outros animais, mas ainda precisam se envolver no ato da respiração celular . A respiração celular é o método pelo qual as células convertem substâncias químicas em energia de que a célula precisa para se manter viva. As bactérias são uma coleção incrivelmente diversa de organismos que respiram de várias maneiras.
Para executar a respiração celular, a célula precisa de uma fonte de energia, como glicose, e um aceitador de elétrons. Esse processo permite que a célula produza trifosfato de adenosina, a moeda de energia das células. Abreviado como ATP, trifosfato de adenosina pode potencializar qualquer uma das funções necessárias na célula. Muitas células usam oxigênio como aceptor de elétrons, mas algumas bactérias usam outros aceptores de elétrons na reação.
Algumas bactérias usam sulfato, nitrato, enxofre ou fumarato como aceitadores de elétrons no processo de respiração celular. Essas bactérias são chamadas de anaeróbias, pois habitam áreas sem oxigênio. No entanto, o oxigênio é um aceptor de elétrons muito mais eficiente do que esses outros produtos químicos, então a respiração anaeróbica é muito mais eficiente.
No início da história das células eucarióticas, as bactérias aeróbias antigas foram engolfadas pelas células maiores, que as usaram para produzir ATP dentro das células. Essas bactérias antigas evoluíram para as organelas chamadas mitocôndrias, que produzem a energia para as células eucarióticas modernas.