在营养要素水平上则主要为碳源、氮源、能源、生长因子、矿质元素和水六大类。
功能：
1、碳源
碳是微生物细胞需要量最大的元素，占细胞干重的50%。能提供微生物营养所需碳素或碳架的营养物质称为碳源。能被微生物用作碳源的物质种类极其广泛。简单的无机含碳化合物、比较复杂的有机物、复杂的有机大分子，乃至复杂的天然含碳物质都可以被不同的微生物利用。
碳源物质通过细胞内的一系列化学变化,被微生物用于合成各代谢产物。
2、氮源
氮源的主要功能是提供细胞原生质和其他结构物质中的氮素，一般不作为能源使用。但化能自养细菌中的亚硝化细菌和硝化细菌能从NH₃和NO₂的氧化过程中获得能量。
所以对于它们来说，NH₃和NO₂是兼有氮源和能源的双功能营养物质。对于异养微生物而言，含有C、H、O、N的有机物是具有碳源、能源和氮源的多功能营养物质。
3、能源
能源是提供微生物生命活动所需能量的物质。绝大多数微生物的能源物质是化学物质，只有光合细菌利用光作为能源。对于绝大多数细菌和全部真核微生物来说，它们所利用的有机碳源在被微生物细胞分解代谢的过程中不仅提供微生物细胞的碳素和碳架。
而且还提供微生物生命活动所需的能量。有的微生物所需的能源与碳源不同。如光能自养微生物的能源是光，而碳源为CO₂；化能自养微生物的能源为NH₄、NO₂、S、H₂和Fe等还原态无机化合物，而碳源是CO₂。
4、矿质元素
它们的生理功能包括：是微生物细胞化学组成中的重要元素之一，如P和S分别为核酸与含硫氨基酸的重要组成元素：与酶的组成和活力有关，如Fe是细胞色素氧化酶的必要组分。
Mg、Cu和Zn等是许多酶的激活剂：调节和维持微生物的渗透压、氢离子浓度和氧化还原电位等生长条件，如Na和K有调节细胞渗透压的作用。
由磷酸盐组成的缓冲剂能保持微生物生长过程中pH值的稳定：谷胱甘肽可降低氧化还原电位， 作为某些化能自养细菌的能源物质；作为呼吸链末端的氢受体。
5、生长因子
能提供生长因子的天然物质有酵母膏、蛋白胨、麦芽汁、玉米浆、动植物组织或细胞浸液以及微生物生长环境的提取液等。
多数真菌、放线菌和部分细菌在其生长过程中不需要从环境中获取任何生长因子。而有的微生物需要从环境中获取一种或几种生长因子才能维持正常生长，如乳酸细菌补充需要多种维生素、氨基酸和碱基。
6、水
实际上水本身并不是营养物质，但水是微生物营养中不可缺少的一种物质。因为水是微生物细胞的主要化学成分；水是营养物质和代谢产物的良好溶剂，营养物质与代谢产物都是通过溶解于水中而进出细胞的。
水是细胞中各种生物化学反应得以进行的介质，并参与许多生化反应：水还可维持各种生物大分子结构的稳定性；此外，水的比热高，汽化热高，是热的良好导体，能有效地吸收代谢过程中产生的热量并将热迅速散发出体外，这保证了细胞内的温度不会剧烈变化。
参考资料来源：百度百科-微生物营养物质