Farklı bakteriler, ortamlarına bağlı olarak farklı optimum büyüme sıcaklıklarına sahiptir. İnsan bağırsak bakterileri 98 derece Fahrenheit'te büyürken, aynı sıcaklık çoğu bitki bakteri için öldürücü olabilir.
Gündelik bir ortamda bulunan bakterilerin çoğu oda sıcaklığında büyür. Yellowstone Milli Parkı'nın kaynar kaplıcalarında bulunan ve derin deniz termal deliklerinde bulunan bakteriler gibi termofilik bakteriler, yüksek sıcaklıklarda gelişirler. Diğer bakteriler soğuk sıcaklıklarda, Antarktika buzullarında ve sularında gelişirler. Bu düşük sıcaklıktaki bakteriler aynı zamanda ev buzdolaplarında da çoğalabilir ve gerekli bir antiseptik ile rutin dezenfeksiyon sağlar.
Farklı bakteriler, suyun üç kardinal faz değişim noktası tarafından tanımlanan farklı sıcaklıkta değişen sıcaklık aralıklarına sahiptir. Sıcak kanlı hayvanların çevresindeki sıcaklıkları tercih eden bakterilere mesofil denir. Vücut sıcaklığının üstünde, ancak standart sıcaklık ve basınç koşullarında suyun kaynama noktasının oldukça altında olan sıcaklıkları tercih eden bakterilere termofiller denir. Suyun kaynama noktası çevresindeki sıcaklıkları tercih eden bakterilere aşırı termofiller denir. Suyun donma noktası çevresindeki sıcaklıkları tercih eden bakterilere psişrofiller denir. Son olarak, suyun donma noktasında yavaşça hayatta kalabilen ve büyüyebilen ancak oda sıcaklığında gelişen bakterilere psişrotroflar denir. Bu psişrotroflar donmuş yiyeceklerin zamanla bozulmasına neden olan şeydir.
