微生物的营养中有六大要素物质。它们是碳源、氮源、能源、生长因子、无机盐和水。
一，碳源 碳是微生物细胞需要量最大的元素，能提供微生物营养所需碳素或碳架的营养物质成为碳源。能被微生物作为碳源的物质种类极其广泛。简单的无机含碳化合物、比较复杂的有机物、复杂的有机大分子，乃至复杂的天然含碳物质都可以被不同的微生物利用。甚至像二甲苯、酚等有毒的物质都可以被少数微生物用作碳源。不同营养类型的微生物利用不同的碳源。为数众多的异氧微生物最广泛利用的碳源，尤其是葡萄糖。其次是醇、有机酸或脂肪酸等。而其余微生物或是利用二氧化碳或碳酸盐作为唯一或主要的碳源；或是利用二氧化碳及相对分子质量低的简单有机物作为主要碳源。
不同微生物利用碳源物质的范围也很不相同。有的微生物利用的碳源物质范围很广。
二，能源 能源是提供微生物生命活动所需能量的物质。大多数微生物的能源物质是化学物质。异养微生物所利用的有机碳源在被微生物细胞分解代谢的过程中不仅提供微生物细胞的碳素和碳架，还提供微生物生命活动的能量。葡萄糖便是常见的一种兼有碳源与能源功能的双功能营养物。光能自养微生物的能源是光，而碳源为二氧化碳；化能自养微生物的能源为铵根离子、二氧化氮、硫、氢和二氧化铁等还原态无机化合物，而碳源是二氧化碳。
三，氮源 氮是微生物细胞需要量仅次于碳的元素。能提供微生物所需氮素的营养物质称为氮源。能被微生物用作氮源的物质种类也很广泛。有分子态氮安铵盐和硝酸盐等无机含氮化合物；尿素、氨基酸、嘌呤和嘧啶等有机氮化合物。
氮源的主要功能是提供细胞原生质和其他结构物质中的氮素，一般不作为能源使用。但化能自养细菌中的亚硝化细菌和硝化细菌能从铵根和二氧化氮等还原态无机含氮化合物氧化中获得其生命活动所需能量。所以对于硝化细菌来说，铵根和二氧化氮是兼有氮源与能源功能的双功能营养物质。对于异养微生物来说，含有碳氢氧氮的有机化合物是具有碳源、能源和氮源三重功能的营养物。
四，无机盐 微生物除了需要碳源、能源和氮源之外，还需要P、S、K、Mg、Ca、Na、Fe、Co、Zn、Mo、Cu、Mn、Ni和W等元素。
无机盐的需要量虽远比C、N少，但其中重要性并不亚于C、N。他们的生理功能可归纳为:1,提供微生物细胞化学组成中的重要元素；2，参与并稳定微生物细胞的结构；3，Mg、Cu和Zn等是许多酶的激活剂，固氮酶含FeMo辅因子；4，调节和维持微生物生长过程中诸如渗透压、氢离子浓度和氧化还原电位等生长条件；5，用作某些化能自养细菌的能源物质；6，用作呼吸链末端的氢受体。
五，生长因子 许多微生物除了需要碳源、能源、氮源与无机盐之外，还必须在培养基中补充微量的有机营养物质才能生长或者生长良好，这些微生物生长所不可且少的微量有机物质就是生长因子。
生长因子的主要功能是微生物细胞提供重要化学物质（蛋白质、可算和脂质）、辅因子（辅酶和辅基）的组分和参与代谢。
但是，微生物可以合成并分泌大量维生素等生长因子，因此，可用作维生素等生产菌。
六，水 水是微生物营养中不可缺少的一种物质。这并不仅仅是因为水本身是营养物质，还因为水是微生物细胞的主要化学组成。水是营养物质和代谢产物的良好溶剂，营养物质与代谢产物都是通过溶解和分散在水中而出入细胞的。水是细胞中各种生物和花谢反应得以进行的介质，并参与许多生物化学反应。水的比热高，汽化热高，又是热的良好导体，保证了细胞内的温度不会因代谢过程中释放的能量骤然上升。水还有利于生物大分子结构的稳定，例如DNA结构的稳定，蛋白质表面的极性基团与水发生水合作用形成的水膜，使得蛋白质颗粒不致相互碰撞而聚集沉淀。
水以自由水与结合水两种形式存在。结合水没有流动性和溶解力，所以微生物不能利用它。
