微生物的呼吸作用主要包括三種類型：有氧呼吸、無氧呼吸和發酵。具體如下：
有氧呼吸。在有氧環境中，微生物以分子氧(O2)為最終電子受體，將底物徹底氧化為H2O和CO2，通過氧化磷酸化或底物水平磷酸化產生ATP，這是一種高效產能方式，也是最普遍和最重要的生物氧化方式。
無氧呼吸。在無氧環境中，微生物不以分子氧作為氫及電子的最終受體，而是以某些無機氧化物(如SO4、NO3等)或有機物（如延胡索酸）作為氫及電子受體，這個過程主要通過氧化磷酸化產生ATP，無氧呼吸可以根據末端受氫體的種類分為硝酸鹽呼吸、硫酸鹽呼吸、硫呼吸、鐵呼吸、碳酸鹽呼吸或延胡索酸呼吸等。
發酵作用。在無氧條件下，微生物以有機質分解過程中的中間產物作為氫及電子受體，主要通過底物水平磷酸化產生ATP，發酵作用通常在不能利用氧氣或無機氧化合物為最終氫和電子受體的微生物中進行。
這三種類型的呼吸作用都是微生物在分解、氧化和釋放能量的過程中實現新陳代謝的異化作用，滿足各種代謝反應的需要。