自然界中存在某些微生物，它们能以二氧化碳为主要碳源，以无机含氮化合物为氮源，合成细胞物质，并通过氧化外界无机物获得生长所需要的能量，这些微生物进行的营养方式称为化能合成作用。

例如：硝化细菌，不能利用光能，但能将土壤中的氨气氧化成亚硝酸，进而将亚硝酸氧化成硝酸。硝化细菌能利用这两个化学反应中释放出来的化学能，将二氧化碳和水合成糖类，这些糖类可供硝化细菌维持自身的生命活动。

类似于硝化细菌，还有硫细菌、铁细菌等少数种类的细菌，进行化能合成作用。