Kluczową różnicą między mikroorganizmami tlenowymi i beztlenowymi jest zapotrzebowanie na tlen dla przetrwania mikroorganizmów tlenowych, podczas gdy nie jest to wymagane dla mikroorganizmów beztlenowych. Oznacza to, że mikroorganizmy tlenowe potrzebują tlenu jako ostatecznego akceptora elektronów podczas oddychania tlenowego, podczas gdy mikroorganizmy beztlenowe nie potrzebują tlenu do oddychania komórkowego.
Reakcja na tlen jest podstawą klasyfikacji mikroorganizmów jako tlenowych i beztlenowych. Z tego powodu te mikroorganizmy mają różne cechy, aby pełnić swoje funkcje podczas oddychania komórkowego. Dlatego drobnoustroje tlenowe przechodzą oddychanie tlenowe, podczas gdy mikroby beztlenowe - beztlenowe.