微生物需要从外界获得营养物质，而这些营养物质主要以有机化合物和无机化合物的形式为微生物所利用，也有小部分以分子态的气体形式被微生物利用。根据营养物质在机体中生理功能的不同，可将它们分为碳源、氮源、无机盐、生长因子和水5大类。
碳源接触氧化池
碳源：是在微生物生长过程中为微生物提供碳素来源的物质。碳源物质在细胞内经过一系列复杂的化学变化后成为微生物自身的细胞物质(如糖类、脂类、蛋白质等)和代谢产物，碳可占一般细菌细胞干重的告。同时，绝大部、源物质在细胞内生化反应过程中还能为机体提供维持生命活动所需的能源，因此碳源物质通常也是能源物质。但是有些以Cq作为惟一或主要碳源的微生物生长所需的能源则并非来自碳源物质。
微生物利用碳源物质具有选择性，糖类是一般微生物较容易利用的良好碳源和能源物质，但微生物对不同糖类物质的利用也有差别，例如在以葡萄糖和半乳糖为碳源的培养基中，大肠杆菌首先利用葡萄糖，然后利用半乳糖，前者称为大肠杆菌的速效碳源，后者称为迟效碳源。目前在微生物工业发酵中所利用的碳源物质主要是单糖、怡糖、糖蜜(制糖工业副产品)、淀粉(玉米粉、山芋粉、野生植物淀粉)、鼓皮、米糖等。为了节约粮食，人们已经开展了代糖发酵的科学研究，以自然界中广泛存在的纤维素作为碳源和能源物质来培养微生物。
不同种类微生物利用碳源物质的能力也有差别，有的微生物能广泛利用各种类型的碳源物质，而有些微生物可利用的碳源物质则比较少，例如假单胞菌属中的某些种可以利用多达90种数上的碳源物质，而一些甲基营养型微生物只能利用甲醇或甲烷等一碳化合物作为碳源物质。微生物利用的碳源物质主要有糖类、有机酸、醇、脂类、烃、COZ及碳酸盐等。