在自然界中最为普遍，主要代表是固氮菌群.
化能异养型固氮菌的营养条件与一般腐生性细菌相似，可利用许多简单碳水化合物、醇和有机酸作为良好碳源。
固氮菌除能利用分子态氮外，还能利用铵盐和硝酸盐等无机氮化物。在含有化合态氮的培养基中生长时不固定分子态氮。
一般每消耗1g碳水化合物可固氮10mg。
生长时还需要磷、钾、钙、硫、镁等矿质养分。各种微量元素尤其是钼对于固氮菌的生长和固氮都具有促进作用。
化能无机营养类型固氮微生物至今发现和证实的有，即硫杆菌属(thiobacillus)中的氧化亚铁硫杆菌(thio.ferroxidans)。