微生物中的營養物質有六種，分別是水、碳源、氮源、無機鹽、生長因子和能量。
1.水
水是微生物的重要組成部分，在新陳代謝中起著重要作用。細胞中有兩種形式的水:結合水和自由水。結合水與溶質或其他分子結合，因此很難使用。遊離水(或稱為未結合水)可以被微生物利用。
2.碳源
碳約占細胞幹物質的50%，所以微生物對碳的需求最大。所有作為微生物細胞結構中碳骨架來源的營養物質或代謝產物都稱為碳源。
作為微生物營養的碳源物質有很多種，從簡單的無機物(CO2和碳酸鹽)到復雜的有機含碳化合物(糖、糖衍生物、脂類、醇類、有機酸、芳香族化合物和各種含碳化合物等。).然而，不同的微生物利用碳源的能力不同。假單胞菌可以利用90多種碳源，甲烷氧化菌只能利用兩種有機物:甲烷和甲醇，壹些纖維素分解菌只能利用纖維素。
大多數微生物是異養的，利用有機化合物作為碳源。可以利用的碳源有很多種，其中糖是最好的碳源。
異養微生物利用碳源，通過體內壹系列復雜的化學反應，最終利用碳源形成細胞物質或為生理活動提供能量。因此，碳源往往也是壹種能量物質。
自養細菌利用CO2和碳酸鹽作為唯壹或主要的碳源。CO2是完全氧化的物質，它轉化為細胞成分是壹個還原過程。因此，這些微生物需要同時從光或其他無機氧化中獲得能量。這些微生物的碳源和能源分別屬於不同的物質。
3.氮源
任何來自構成微生物細胞的物質或代謝產物中的氮的營養物質，稱為氮源。細胞幹物質中氮的含量僅次於碳和氧。氮是構成核酸和蛋白質的重要元素，在微生物的生長發育中起著重要作用。從分子N2到復雜的含氮化合物，都可以被不同的微生物所利用，不同類型的微生物所能利用的氮源有很大差異。
固氮微生物可以利用分子N2合成氨基酸和蛋白質，以及無機氮和有機氮化物，但在這種情況下，它們失去了固氮能力。此外，壹些光合細菌、藍藻和真菌也有固氮作用。
許多腐生菌和動植物病原菌不能固氮，所以壹般用銨鹽或其他含氮鹽類作為氮源。硝酸鹽在用於生物合成之前必須被還原成NH+4。以無機氮化物為唯壹氮源的微生物可以利用銨鹽，但並不是所有的微生物都可以利用硝酸鹽。
有機氮源包括蛋白腖、牛肉膏、酵母膏、玉米糖漿等。豆餅粉、花生餅粉、魚粉在工業上可用作氮源。有機氮源中的氮往往是蛋白質或其降解產物。
氮源壹般只提供合成細胞質和細胞內其他結構的原料，不作為能量來源。只有少數細菌，如硝化細菌，利用銨鹽和硝酸鹽作為氮源和能源。
4.無機鹽
無機鹽也是微生物生長不可缺少的營養物質。他們的主要職能是:
(1)細胞的組成；
②作為酶的成分；
③保持酶的活性；
④調節細胞的滲透壓、氫離子濃度和氧化還原電位；
⑤作為某些自養細菌的能源。
磷、硫、鉀、鈉、鈣、鎂等鹽參與細胞結構的組成，並與能量傳遞和細胞通透性調節的功能有關。微生物對它們的需求量很大(10-4 ~ 10-3 mol/L)，稱為“宏量元素”。沒有它們，微生物就不能生長。鐵和錳。需求量小(10-8 ~ 10-6 mol/L)，故稱“微量元素”。不同的微生物對上述元素有不同的需求。鐵介於宏量元素和微量元素之間。
配制培養基時，可通過添加相關化學試劑來補充大量元素，其中首選K2HPO4和MgSO4，可提供大量元素:K、P、S、Mg。微量元素在壹些化學試劑、天然水、天然培養基成分中作為雜質存在，在玻璃器皿等實驗用品中也有少量存在，無需單獨添加。
5.生長因子
壹些異養微生物在普通碳源、氮源和無機鹽的培養基中不能生長或生長不良。當培養基中加入壹些組織(或細胞)時，這些微生物生長良好，說明這些組織或細胞中含有這些微生物生長所必需的營養因子，稱為生長因子。
生長因子可以定義為某些微生物自身不能利用普通碳氮源合成，需要少量添加才能滿足其需要的有機物，包括氨基酸、維生素、嘌呤、嘧啶及其衍生物，有時還包括壹些脂肪酸和其他膜成分% a。