Los organismos anaerobios o anaeróbicos son aquellos que no utilizan oxígeno (O2) en su metabolismo.
En la respiración anaerobia, el aceptor final de electrones es otra sustancia diferente del dioxígeno.
También son anaerobios los microorganismos que no poseen respiración (sin cadena de transporte de electrones) y que por lo tanto deben recurrir a la fermentación o al parasitismo, tal como sucede con los nanorganismos (nanoarqueas y bacterias enanas) En la práctica hay tres categorías de organismos a los que se puede llamar anaerobios: Algunos anaerobios obligados usan la fermentación, mientras que otros usan la respiración anaeróbica.
La mayoría de los organismos anaerobios utilizan la fermentación para obtener energía química.
Así, se denomina fermentación alcohólica a aquella en la que se genera etanol, fermentación láctica a la que genera ácido láctico, fermentación ácido-mixta a la que produce ácido láctico, etanol y ácido propiónico, y fermentación butírica a la que genera el ácido butírico.