好気的に分子状水素を酸化して、独立栄養的に生育している細菌である。他の化学合成独立栄養細菌と違って、水素細菌は炭素源とエネルギー源として有機物を利用し、独立栄養のときより増殖速度が高いことが多い。現在、水素細菌は特定の分類群とされず、アルカリゲネス属、アルスロバクター属、バチルス属など12属に含まれ、おもに土壌や水界環境に生息している。