呼吸是指在生物体中进行氧化作用的化学反应过程中，最终把氢传递给分子氧形成水或传递给其它氧化型化合物的过程。呼吸可产生较多的能量。如果氢传递给分子氧就叫做有氧呼吸，传递给其它氧化型化合物，例如硝酸盐、硫酸盐、碳酸盐等，则称之为无氧呼吸。在原核微生物中，有氧呼吸是在细胞质中和细胞膜上进行的，而在真核微生物细胞中，这种过程则是在线粒体基质中进行。
进行无氧呼吸的是厌氧微生物和兼性厌氧微生物。根据接受传递来的氢的化合物的不同，可分为硫酸盐呼吸、硝酸盐呼吸和碳酸盐呼吸等。
硫酸盐呼吸又称硫酸盐还原作用，具有这种呼吸作用的微生物叫做硫酸盐还原菌，它们是严格厌氧菌。硫酸盐呼吸是自然界中硫素循环中一个不可缺少的环节，当然，硫酸盐还原形成的主要产物之一硫化氢，不仅会污染大气和水环境，而且还会造成埋藏的金属管道与建筑构件的腐蚀。
硝酸盐呼吸也称硝酸盐还原作用或反硝化作用，具有这种功能的微生物都是兼性厌氧微生物。硝酸盐还原作用又有同化还原和异化还原之分。同化还原的产物是含氨基的化合物，它们进一步参与细胞中有机氮的合成（例如蛋白质的合成）；异化还原的最终产物是氮气，返回到大气中。硝酸盐呼吸是自然界中氮素循环中的重要环节。
碳酸盐呼吸即碳酸盐还原作用，是在厌氧条件下进行的，具有这类功能的微生物一类为产甲烷菌，产物为甲烷；另一类为产乙酸菌，产物主要或全部是乙酸。
