厌氧微生物(anaerobic microorganisms)是在无分子氧存在的条件下才能正常生活的微生物。它们有的进行无氧呼吸，有的依赖发酵生活。厌氧菌对无氧条件的要求也不尽相同。如有些厌氧菌对无氧条件要求非常严格，称为严格厌氧菌（strictly anaerobic bacteria）,或专性厌氧菌(obligatory anaerobic bacteria)。如各类产甲烷菌、硫酸盐还原细菌、梭状芽孢杆菌等。值得指出的是，迄今为止只在细菌和原生动物中有专性厌氧的菌种。水中少量的溶解氧即对它们有害，即使在无氧的环境中，要实现严格厌氧菌的纯种培养也非易事，这种菌种的正常生长需要氧化还原电位很低的环境，通常在含有较多还原性物质的培养液中生长。

据考证，最初的生命是厌氧型的，但这些生物的厌氧呼吸的效率极低，而当时海洋中的养料并不能维持很长时间，后来叶绿素产生了．它向生命体提供养料．生命体不再依赖通过厌氧过程聚集起来但不断减少的营养素，厌氧微生物进化成需氧微生物． 对于最初的植物生命来说，氧气是它的一种废弃物，大量的氧气对它来说是有害的．是一种毒气。可以这样设想：生命存在多种形式，它们因氧气的出现而披扼杀，所以还来不及留下踪迹。这种设想是一种可能。但是，著名的厌氧微生物，即不靠氧气生活生物仍然继续存在。要想生存下去的一个办法是适应这种新的毒气。呼吸则成了废物的循环使用。

厌氧微生物为没有成形的细胞核。

厌氧微生物能够在氧气不足或无氧气的情况下，完成生物化学反应。

人类生活的环境和人体本身就生存有种类众多的厌氧微生物，它们与人类的关系密切。然而由于厌氧微生物的分离和纯种培养的困难，研究厌氧微生物的技术和方法进展又相当缓慢，致使人类对厌氧微生物的认识和利用远远落后于对好氧和兼性厌氧微生物的研究工作。直到近二十多年随着厌氧操作技术的不断完善，厌氧微生物研究方法的不断改进，尤其近十多年来许多新技术和方法的应用，致使厌氧微生物学取得很大的进展，获得了丰硕的成果。发现了众多种类的厌氧微生物，它们在自然界不仅生存于一般的常温的无氧和少氧环境中，最近尚发现有生存于高温环境最适生长温度为100－103℃甚至有高达105℃的超嗜热专性厌氧细菌，亦发现有能生长在南极的嗜冷厌氧菌，尚发现有能在22－25%盐浓度中生长的专性厌氧发酵的嗜盐菌。

厌氧微生物广泛用于净化受到污染的水体。