在自然界中，進行化能合成作用的細菌是普遍存在的。如硝化細菌是能夠氧化無機氮化合物，從中獲取能量，從而把 CO2 合成為有機物的一類細菌，硝化細菌合成有機物的過程表示如下：
2NH3+3O2----2HNO2+2H2O+能量
2HNO2+O2----2HNO3+能量
6CO2+6H2O----C6H12O6+6O2
上面的前兩個反應式是說明氨和亞硝酸的氧化和放出能量的過程，最后一個反應式是說明硝化細菌利用前面的兩個反應式中所放出的能量。把從外界攝取的CO2和H2O合成為葡萄糖的過程。
硝化細菌實際包括亞硝化菌和硝化菌兩類，人們尚未發現一種硝化細菌能夠直接把氨轉變成硝酸。所以說，硝化作用必須通過兩菌的共同作用才能完成。
在自然界中還存在著其他類型的化能合成作用的細菌，如硫細菌、鐵細菌等。