生物在長期的進化過程中，不斷地與它所處的環境發生相互作用，逐漸在新陳代謝方式上形成了不同的類型。按照自然界中生物體同化和異化過程的不同，新陳代謝的基本類型可以分為同化作用和異化作用兩種。一方面，生物有機體把從環境中攝取的物質，經一系列的化學反應轉變為自身物質。這一過程稱為同化作用，即物質從外界到體內，從小分子到大分子。因此，同化作用是一個吸收能量的過程，如綠色植物利用光合作用，把環境中的水和二氧化碳等物質轉化為淀粉、纖維素等物質。與此相反的是異化作用，即從體內到外界環境，物質由大分子轉變為小分子的過程，這是個釋放能量的過程，同時把生物體不需要或不能利用的物質排出體外。
同化和異化是矛盾的兩個方面，既對立又統一，它們互相制約、互相聯系、互相依賴，彼此都以其對立面為存在條件。異化作用為同化作用提供能量，同化作用又為異化作用提供了物質基礎。如人體的新陳代謝，在不同年齡階段程度是不同的。幼年和青少年時期需要更多的營養物質來促進身體的生長，同化作用在這一階段占主導地位，新陳代謝旺盛，反之，到了老年階段，人體機能逐漸衰退，新陳代謝日趨緩慢，此時異化作用和同化作用的主次關系也發生了變化。
同化作用
依同化作用的方式不同，可把生物分成自養型和異養型兩類。人們把攝取現成有機物而生活的生物稱為異養型生物； 把能從環境中吸收簡單無機物同化為復雜有機物的生物稱為自養型生物。根據所需能源和碳源的不同，又可把生物分為四大類型。
1.光能自養型
以光為能源， 以CO2或碳酸鹽為主要碳源的生物稱為光能自養型生物。這種生物通常具有光合色素，它們以光為能源來進行光合作用，以水或其他無機物作為供氫體，還原CO2 ，合成細胞物質。例如高等植物，藻類及某些具有光合色素的細菌均屬于這一類型。 這類生物同化CO2的方式，可用一通式概括。通式中A在高等植物和藻類中是氧，在細茵中則是硫或其他無機硫化物。高等植物在光合作用過程中，吸收光能，同化二氧化碳和水，制造有機物質，并放出氧氣。
CO2+2H2A→(CH2O)+2A+H20
光合作用的機理比較復雜，包括一系列的光學步驟和物質轉變。可用下列簡式表示：
6CO2+6H20→C6H12O6+6O2
2.光能異養型
以光為能源，以有機物為主要碳源的生物稱為光能異養型主物。有些細菌具有光合色素，能進行光合作用。它們以有機物作為供氫體，同化有機物質形成自身物質，是一種不產氧的光合作用。
3.化能自養型
化能自養型主物的能源是化學能，主要碳源是CO2這類主物能氧化某些無機物如NH3和H2S%取得化學能以還原CO2， 合成有機物質。例如亞硝酸細菌能將氨氧化為亞硝酸而獲得能量。氨的氧化和CO2的還原在細菌的細胞內是偶聯進行的。
4.化能異養型
這類生物的能源來自有機物質的氧化所產生的化學能，而碳源也主要來自有機物質，如糖類、有機酸等，所以，有機碳化物既是碳源又是能源。動物、真菌和絕大多數細菌屬于這一類型。
異化作用
按生物異化作用的方式 （即呼吸類型）的不同可分為需氧生物和厭氧生物兩類。
1.需氧生物
大多數生物都要生活在氧充分的環境中，它們可以從大氣中獲得游離氧來分解體內的有機物而獲得能量。
2.厭氧生物
這類生物不能從大氣中吸收游離氧在體內進行氧化而獲得能量。需氧生物行有氧呼吸，使有機物經過一系列反應釋放能量，最后形成CO2和H2O 等物質。厭氧生物行無氧呼吸，由于有機物未徹底分解，其中的能量未完全釋放，因此，比需氧生物行有氧呼吸釋放能量要少得多，而且效率也低。
但是需氧生物與厭氧生物的區分也不是絕對的。需氧生物在某些條件下也可以進行厭氧呼吸。例如，人體肌肉在劇烈運動時，若氧供應不足，則可用厭氧呼吸供給能量。又如，酵母菌和一些腸道細茵，在有氧或缺氧的條件下均能生長，不過以不同的氧化方式獲得能量。在缺氧時，酵母菌迸行乙醇發酵，積累乙醇和CO2，有氧時則行有氧呼吸，將有機物徹底氧化成CO2和H2O等。