Yaşamlarını sürdürebilmek amacıyla gerekli bileşikleri, ışık enerjisi ve kimyasal enerji kullanarak inorganik bileşiklerden sentezleyen bakteri türüne ototrof bakteriler denir. Bu bakteriler, kendi besinlerini kendi üretebilen organizmalardır. Ototrof bakteriler, organik olmayan inorganik bileşikleri kullanarak, organik bileşikler adı verilen uzun ve karmaşık molekül zincirlerini sentezlerler.

Ototrof bakterilerin yalnızca birkaç türü fotosentez yapabilir. Fotosentetik bakterilerin, yeşil bitkilerden farklı bir yapıda olan pigmentleri vardır. Yeşil bitkilerin neredeyse hepsinde klorofiller kloroplast içerisinde toplanmışken, bakterilerdeki pigment hücre sitoplazmasına dağılmış vaziyettedir. Diğer ototrof bakteri türleri ise organik bileşikleri sentezlemek için gerekli enerjiyi hidrojen, demir ve kükürt gibi organik olmayan maddelerin oksidasyonundan, yani yükseltgenme denilen kimyasal tepkimelerden elde ederler.

Fotosentez yapan ototroflara örnek olarak mavi-yeşil algler, su yosunları ve bazı bakteriler verilebilir. Bu organizmalar, ışık enerjisini kullanarak organik bileşikler sentezlerler. Kemosentez yapan ototroflara ise nitrifikasyon bakterileri ve kükürt bakterileri örnek olarak verilebilir. Bu organizmalar, kimyasal enerji kullanarak organik bileşikler sentezlerler.

Ototrof bakterilerin ekosistemlerdeki rolü oldukça önemlidir. Bu organizmalar, organik maddelerin ilk üreticileridir ve bu nedenle besin zincirinin temelini oluştururlar. Ayrıca, atmosferdeki karbondioksit seviyesini düzenleyerek, iklim değişikliği üzerinde de dolaylı bir etkiye sahiptirler. Ototrof bakterilerin biyoteknoloji ve endüstriyel uygulamalarda da kullanımı yaygınlaşmaktadır. Örneğin, bazı ototrof bakteriler, biyoyakıt üretiminde ve atık su arıtımında kullanılmaktadır.