鐵細菌是一種利用分子態氧將二價鐵離子氧化為三價鐵離子，利用其能量固定二氧化碳的化能自養細菌。很早已知道加氏鐵柄桿菌屬（Gallionella）、纖毛菌屬（Leptothrix）、鞘鐵細菌屬（Sideroc-apsa）等細菌的菌體周圍積聚著大量的氫氧化鐵而受到注意，但認為有固定二氧化碳能力的僅加氏鐵柄桿菌屬。同時這些菌在中性至偏堿性條件下生長時，對二價鐵離子無生物氧化能力，因而未進行代謝理論的研究。Thiobacillus（Ferrobacillus）ferrooxid-ans為1954年發表的鐵細菌，在酸性條件下可氧化二價鐵和固定二氧化碳。該菌也可利用硫和無機硫化物。生長的最適pH為2.5-4.0左右。氧化鐵離子時，必須要求硫酸，其反應為：
4FeSO4 O2 2H2SO4→2Fe2（SO4）3 2H2O
電子傳遞系統為細胞色素a，b，c，c1等。二價鐵離子由細胞色素c還原酶還原細胞色素c而生成三價鐵離子。在電子傳遞系統中生成ATP，由ATP電子逆流還原NAD進行二氧化碳的還原。
