Прокариотические клетки, как и все живые существа, нуждаются в органических соединениях для энергии, таких как молекулы, содержащие углерод или водород. Органические питательные вещества включают углеводы - крахмалы и сахара - липиды и белки.

Прокариотические клеточные организмы - это либо автотрофы, клетки, которые делают свою собственную пищу, либо гетеротрофы, клетки, которые потребляют пищу, присутствующую в окружающей среде.

Прокариотические автотрофы попадают в одну из двух категорий: те, которые делают пищу с использованием солнца (например, фотосинтез растений), называемые фотосинтетическими автотрофами, и хемосинтетические автотрофы, клетки, которые производят пищу, используя энергию неорганических химических веществ.

Биологи классифицируют гетеротрофные прокариотические клетки по способам их питания: сапротрофным, паразитическим или мутуалистическим. Сапротрофные прокариотические клетки действуют как разлагающие вещества, играя важную роль в выделении или рециркуляции питательных веществ, связанных с телами мертвых организмов, которыми они питаются.

Паразитические прокариотические клетки действуют в симбиотических отношениях и питаются организмом хозяина, как правило, не убивая хозяина. Мутуалистические прокариотические клетки действуют в выгодных для обоих видов отношениях, как клетки азотфиксирующих бактерий, которые живут в клубеньках, прикрепленных к корням растений. Прокариотические бактерии преобразуют атмосферный азот в атмосфере в структуру, используемую растениями, в то время как растения обеспечивают эти одноклеточные организмы углеводами.