Основным питательным веществом микробов почвы является азот. Автотрофы, используют простые минеральные азотистые соединения, например, соли аммония и азотной кислоты, но среди автотрофов попадаются фотосинтезирующие организмы, которые из воздуха усваивают атмосферный азот. Способы питания гетеротрофов многообразны. Наименее специализированные микроорганизмы усваивают азот, содержащийся в минеральных соединениях, а некоторые бактерии используют даже атмосферный азот.

Существуют микробы, «добывающие» азот из сложных органических соединений, и микробы, для которых необходимы специфические соединения, так называемые факторы роста. Источники углерода для разных микробов также неодинаковы. Ими могут быть и наиболее простые соединения (углекислота), и очень сложные (жирные кислоты). Промежуточное место среди этих соединений занимают сахара, например глюкоза, которую используют большинство гетеротрофов.

Соединения, содержащие кислород и водород, имеются в почве в достаточных количествах. В плохо дренированных почвах, где ощущается недостаток кислорода, некоторые микроорганизмы способны использовать кислород минеральных солей, таких, как нитраты или сульфаты. Наряду с углеродом, азотом, кислородом и водородом микроорганизмам необходимы минеральные элементы, аналогичные тем, которые требуются высшим растениям. Микроорганизмы почвы поглощают значительные количества калия и фосфора, меньшие количества натрия, магния, кальция, железа и серы. Кроме того, используют и микроэлементы.

Для питания микробов достаточно иногда следов таких элементов, как медь, марганец и цинк. Микроэлементы хотя и потребляются микробами в незначительных количествах, играют в их существовании особую роль. Без микроэлементов немыслимо осуществление важнейших жизненных функций этих существ, так как микроэлементы, как правило, входят в состав ферментов. Например, железо и медь содержатся в порфиринах, играющих роль переносчиков кислорода в процессах дыхания. Молибден и ванадий в составе ферментов принимают участие в процессе фиксации азота из атмосферы. Такой азот фиксирующий микроорганизм, как азотобактер, не способен «работать» при полном отсутствии этих двух элементов.