按細菌形狀分類
細菌具有不同的形狀，并可根據形狀分為三類，即：球菌、桿菌和螺旋菌（包括弧菌、螺菌、螺桿菌）。按細菌的生活方式來分類，分為兩大類：自養菌和異養菌，其中異養菌包括腐生菌和寄生菌。按細菌對氧氣的需求來分類，可分為需氧（完全需氧和微需氧）和厭氧（不完全厭氧、有氧耐受和完全厭氧）細菌。按細菌生存溫度分類，可分為喜冷、常溫和喜高溫三類。
按細胞壁的組成分類
細菌的結構十分簡單，原核生物，沒有成形的細胞核，沒有膜結構的細胞器例如線粒體和葉綠體，但是有細胞壁，有的細菌還有鞭毛和莢膜，根據細胞壁的組成成分，細菌分為革蘭氏陽性菌和革蘭氏陰性菌。“革蘭氏”來源于丹麥細菌學家革蘭（Hans Christian Gram），他發明了革蘭氏染色。
細菌
有些細菌細胞壁外有多糖形成的莢膜，形成了一層遮蓋物或包膜。莢膜可以幫助細菌在干旱季節處于休眠狀態，并能儲存食物和處理廢物。鞭毛可以幫助細菌運動。
細菌的分類的變化根本上反應了發展史思想的變化，許多種類甚至經常改變或改名。隨著基因測序，基因組學，生物信息學和計算生物學的發展，細菌學被放到了一個合適的位置。最初除了藍細菌外（它完全沒有被歸為細菌，而是歸為藍綠藻），其他細菌被認為是一類真細菌。隨著它們的特殊的原核細胞結構被發現，這明顯不同于其他生物（它們都是真核生物），導致細菌歸為一個單獨的種類，在不同時期被稱為原核生物，細菌，原核生物界。一般認為真核生物來源于原核生物。
通過研究rRNA序列，美國微生物學家伍茲（Carl Woese）于1976年提出，原核生物包含兩個大的類群。他將其稱為真細菌（Eubacteria）和古細菌（Archaebacteria），后來被改名為細菌（Bacteria）和古菌（Archaea）。伍茲指出，這兩類細菌與真核細胞是由一個原始的生物分別起源的不同的種類。研究者已經拋棄了這個模型，但是三域系統獲得了普遍的認同。這樣，細菌就可以被分為幾個界，而在其他體系中被認為是一個界。它們通常被認為是一個單源的群體，但是這種方法仍有爭議。
古細菌
古細菌（archaeobacteria）（又可叫做古生菌或者古菌）是一類很特殊的細菌，多生活在極端的生態環境中。具有原核生物的某些特征，如無核膜及內膜系統；也有真核生物的特征，如以甲硫氨酸起始蛋白質的合成、核糖體對氯霉素不敏感、RNA聚合酶和真核細胞的相似、DNA具有內含子并結合組蛋白；此外還具有既不同于原核細胞也不同于真核細胞的特征，如：細胞膜中的脂類是不可皂化的；細胞壁不含肽聚糖，有的以蛋白質為主，有的含雜多糖，有的類似于肽聚糖，但都不含胞壁酸、D型氨基酸和二氨基庚二酸。