Хемотрофы — организмы, получающие энергию в результате окислительно-восстановительных реакций, окисляя химические соединения, богатые энергией — хемосинтеза (как неорганические — например молекулярный водород, серу, так и органические — углеводы, жиры, белки, парафины и более простые органические соединения), в отличие от фототрофов, получающих энергию в результате фотосинтеза.

Хемосинтезирующие бактерии (хемолитоавтотрофы) — бактерии, использующие диоксид углерода в качестве единственного источника углерода, энергию получают в результате окислительно-восстановительных реакций, донором электронов являются неорганические соединения. К хемолитоавтотрофам относят представителей родов Nitrosospina, Nitrosococcus, Thiobacillus и другие.

Выделяют также хемоорганогетеротрофов, использующих органические соединения и как источники углерода, и как доноры электронов. К хемоорганогетеротрофам относятся представители родов Азотобактер (Azotobacter), Сальмонелла (Salmonella), Иерсиния (Yersinia), а также некоторые другие сапротрофные и паразитические микроорганизмы. Хемоорганогетеротрофный тип метаболизма характерен также для царств животных и грибов.