命名は国際原核生物命名規約に従って行っている。細菌においては特に属名+種形容語が基本の呼称とされる。分類には属以上の単位として科、目、綱、門、界、ドメインなどが与えられているが、属の割り当てが微生物の中では最も重要である。属以上の分類単位はあくまで他の微生物との相対的地位であり、生物そのものの表現型を示すものではない（微生物はそれほどまでに多様でいまなお分類は混乱している）。界は細菌では使用されることが少なく、門やドメインも国際原核生物命名規約に規定されている分類階級ではない。細菌分類の大綱として最も有名なものにBergey's Manual of Determinative Bacteriologyがある。現在では、Bergey's Manual of Systematic Bacteriologyという名前に変わっている。また、ドイツ刊行のThe Prokaryotesも総ページ数4000を超える大著となっている。大方支持されているのはBergey's Manualのバージェイ式分類であり、それにのっとった分類がなされている。
硫黄は主に地殻中に豊富に存在し、元素状硫黄は不溶性だが、これも光反応や高熱により硫化水素や硫酸イオンとして自然界に存在する。これを有機物の形で取り入れ、再び水溶性の硫酸塩や硫化水素として排出していく過程を硫黄循環と呼ぶ。有機物中に存在する硫黄は反応性が高く重要なアミノ酸に含まれている（メチオニン、システインなど）。硫酸塩のみが植物によって同化されるが、有機物態硫黄の分解（最終産物は硫化水素）、硫黄酸化（硫化水素から硫酸塩に戻す）、硫酸還元（硫酸塩を異化的に還元する）などは細菌に特有な代謝系である（古細菌にもこのような代謝系を有するものが見つかっている）。
窒素は大気中では安定した不活性な気体であるが、光反応、燃焼などの高熱によって硝酸イオンやアンモニウムイオンとして自然界に存在する。これを有機物の形で取り入れ脱窒していく過程を窒素循環と呼ぶ。これに加え、ある種の細菌は大気中の窒素分子から窒素化合物を合成する窒素固定というプロセスを獲得し、窒素循環に寄与する。窒素はタンパク質のアミノ基に含まれるなど生物体の構成要素として非常に重要である。植物は無機態のアンモニアおよび硝酸同化、有機物態窒素の利用が可能であるが、窒素固定は唯一窒素固定菌のみが獲得した能力である。また、有機体窒素のアンモニア化、アンモニアを硝酸まで酸化する硝化過程、硝酸塩を気体の窒素まで還元する硝酸還元（脱窒）過程など、窒素の循環に多様な代謝系を持って循環に寄与している。
前項にてあげたが、細菌は生物量としても真核生物を凌駕している。またその呼吸活性においても同様で、多細胞生物体と細菌1gの呼吸活性を比較すると細菌のほうが数百倍大きいと言われている。肥沃な土壌4000m²あたりの細菌の呼吸活性は数万人の人間に等しいとされる。これは細胞が小さく体積あたりの呼吸活性を示す表面積の割合が大きいこと、世代時間が短いことがその要因であろう。呼吸速度（炭素、水素、酸素の循環）のみならず、生物を構成している窒素、硫黄の地球全体の物質循環に寄与しているが、後者の多くは酸素を嫌う嫌気性呼吸を伴う。
増殖は単純な2分裂のものが多い。この場合ほとんど同じクローンが二つできる。早いものでは分裂した後10分で再び分裂する。しかしながらいくつか異なる増殖様式も知られている。同時に3つ以上に分裂する場合や、出芽によって増えるもの、接合してDNAの一部を交換するもの、芽胞などを形成するものが存在する。増殖に際してはDNAの複製が行われる。DNA複製は真核生物、細菌で異なる点がある（古細菌ではよく分かっていないが真核生物に類似すると考えられている）。細菌では大腸菌で最もDNA複製機構の研究が進んでいる。複製はDNA上に一箇所存在する複製開始点から開始され、双方向へ複製が進んでいく。詳細はDNA複製を参照。
細胞膜は真核生物と同じくsn-グリセロール3-リン酸に脂肪酸が結合したエステル型脂質であり、sn-グリセロール1-リン酸にイソプレノイドアルコールが結合している古細菌とは明確に区別される。細胞膜には電子伝達系や各種輸送体、各種センサーなどに関連するタンパク質が分布している。内部構造は真核生物の様な明瞭な単位膜系はあまりないが、種によってはチラコイド、DNAを包む核膜様構造（プランクトミケス門の一部のみ）が見られることもある。DNAはHUと呼ばれるタンパク質と結合して核様態という形で凝集しているが、真核生物や古細菌の様にヒストンに巻きついてクロマチン構造をとることはない。DNAは環状一分子が一般的だが、稀に直線状のDNAを持つものや、複数のDNAを持つものもいる。
ICMPやUDPのようなコネクションレスのサービスでは発信元の偽装が容易なので、DoS攻撃を行う攻撃者にとって身元がわかりにくいという利点がある。ICMPを利用したものにはICMP echo request (を利用したping)を攻撃対象に大量に送り続けるICMP echoフラッド攻撃（pingフラッド攻撃）や、踏み台にICMP echo requestをブロードキャストする事でICMP echo  replyを攻撃対象に集めるDRDDoS攻撃であるSmurf攻撃がある。他にも規格外の大きなサイズのICMPパケットを送りつける事で攻撃対象をクラッシュさせるping of deathという攻撃がかつてあったが、1996年に発見されて以降この脆弱性は防がれているため、この手法はほぼ通用しなくなっている。UDPに対してもUDPポートに対して大量のトラフィックを送信するUDPフラッド攻撃があり、UDPを利用したDRDDoS攻撃をUDPベース増幅攻撃（UDP-Based Amplification Attack）と呼ぶ。UDPベース増幅攻撃の中でもNTPの実装であるntpdのmonlistコマンドを使った攻撃は増幅率が高く、19倍から206倍の増幅率に達する。このコマンドはNTPサーバが過去にやり取りしたアドレスを最大で600件返すものであり、ntpdにおけるコマンドを利用した攻撃が2013年に観測されている。なおntpdのバージョン4.2.7p26以降はこのコマンドを悪用できないよう修正されている。この他にもSSDPやRIPv1を利用したUDPベース増幅攻撃がある。