硝化細菌是一類能產生硝化作用的細菌，反硝化細菌是另一類能產生反硝化作用的細菌，它們並不是死對頭。

所謂硝化反應，是向有機物分子中引入硝基(-NO2)的反應過程。而反硝化反應，就是還原硝酸鹽，釋放出分子態氮(N2)或一氧化二氮(N2O)的過程。這裡不得不提到氮迴圈，水體中的無機氮主要來自生物排洩物、皮屑、殘餌等有機物的分解，最初的無機氮是氨氮（NH3/NH4），也叫阿摩尼亞，氨氮對水生生物有很強的毒性，參考濃氨水，所幸很快會被硝化細菌轉化為NO2，但NO2對水生生物也有強毒性，但很快會被硝化細菌再轉化為NO3，這一系列轉化都屬於硝化作用，水生生物對NO3的耐受性比較強，但如果長期處於高NO3環境也不行，容易慢性中毒，影響生物狀態。這時反硝化細菌在缺氧環境下會將NO3轉化為N2或者NO2，N2就是氮氣，會從水體中逸出，這時就把氮元素帶出水體。

原理介紹完了，簡單說說硝化細菌和反硝化細菌的分類，畢竟它們只是統稱，各自旗下都有不少種類。

硝化細菌分為亞硝酸菌屬( nitrosomonas ) 及硝酸菌屬( nitrobacter )，亞硝酸菌包括亞硝化單胞菌屬、亞硝化球菌屬、亞硝化螺菌屬和亞硝化葉菌屬中的細菌。硝酸菌包括硝化桿菌屬、硝化球菌屬和硝化囊菌屬中的細菌。反硝化細菌則包含反硝化桿菌、斯氏桿菌、螢氣極毛桿菌等等。

硝化細菌和反硝化細菌同時存在於水體中，協同作用，並佔據優勢菌地位，有助於維持水體的菌群平衡，保證水體自淨功能。