De autotrofe er i stand til å opprettholde sitt eget liv ved å omforme uorganiske stoffer (som de tar opp fra omgivelsene) til organiske materialer. Mesteparten av tørrstoffet i fra planter, plantebiomassen, inneholder karbon (C), oksygen (O) og hydrogen (H) som plantene får fra karbondioksid (CO2) og vann (H2O). Resten av biomassen i planter kommer fra mineralnæring, uorganiske makro- og mikronæringsstoffer som de tar opp fra jorda. Planter, alger og bakterier som inneholder klorofyll er fotoautotrofe, og bruker lys (elektromagnetisk stråling) som energikilde.
Noen bakterier er kjemoautotrofe ved å skaffe seg energi ved å oksidere uorganiske substrater f.eks. hydrogensulfid (HS-), hydrogen (H2) eller toverdig jern (Fe2+) og ved å bruke en uorganisk elektronakseptor. Aerobe organismer kan bruke oksygen som elektronakseptor. Anaerobe organismer kan bruke elektronakseptorer som sulfat (sulfatreduserende bakterier) , nitrat (denitrifiserende bakterier), Fe3+ (jernbakterier) eller CO2 (metanogene bakterier). Karbon får de fra assimilatorisk CO2 reduksjon. Kjemoautotrofe bakterier vokser bl.a. i hydrotermiske ventiler på store havdyp med vulkansk aktivitet. Noen bakterier bruker reduserte (organiske) enkarbonforbindelsersom karbonkilde, f.eks. metanotrofe bakterier.