兼性厌氧菌是一类既可以进行有氧呼吸，也能够进行无氧呼吸或发酵的微生物。在氧气充足时，它们会通过有氧呼吸来产生ATP（三磷酸腺），但当氧气缺乏时，它们的呼吸方式就会变为无氧呼吸。常见的兼性厌氧菌包括葡萄球菌属、链球菌属、大肠杆菌、斯特菌奥奈达湖希瓦氏菌、弧菌属等。一些真核生物，比如像酵母菌这样的真菌亦属兼性厌氧菌之列。

兼性厌氧菌不论在有氧或无氧环境中都能生长，但以有氧时生长较好，无氧时仅维持生存。在有氧的环境下，它们进行有氧呼吸并大量繁殖，而在无氧的环境下，它们进行无氧呼吸但一般不繁殖。因此，若要提高兼性厌氧菌的生长量，应通入适量的氧气。

对人和动物致病的大多数病原菌属于兼性厌氧菌，许多肠道细菌，如大肠杆菌等也属此类。这些菌种在有氧环境中进行有氧呼吸，在缺氧条件下发酵葡萄糖生成乙醇和二氧化碳，因此在人体内部的各种环境中都能生存和繁殖。