能以二氧化碳為碳源，光合產物為能源進行光合作用和固氮的微生物。藍藻中有許多屬和種(見藍藻門)(如念珠藻、魚腥藻等。)和光合細菌中的紅孢子菌屬和氯硫桿菌屬。
趨化性自養固氮微生物
壹些化能自養微生物(如氧化亞鐵硫桿菌)可以利用二氧化碳、氧化亞鐵和分子氮作為碳源、能源和氮源。
異養固氮微生物
開展異養生活，利用適宜的有機碳化合物作為碳源和能源，滿足生活和固氮的需要。這個生理生態群包括許多種，如固氮菌的所有屬，芽孢桿菌和梭狀芽孢桿菌的壹些種，固氮菌、腸桿菌科、硫化菌、產甲烷菌和其他異養菌的壹些屬和種。