Są to organizmy zdolne do wytwarzania własnej materii organicznej przy wykorzystaniu jedynie materii nieorganicznej.
Organizmy autotroficzne pobierają z podłoża nieorganiczne zw. Azotowe (głównie jony amonowe i azotany) i przekształcają je w związki organiczne. Autotrofy stanowią podstawowe źródło azotu dla heterotrofów, które część pobieranego azotu usuwają do środowiska w procesach wydalania. Towarzyszy temu uwolnienie amoniaku, który po przekształceniu w jony amonowe może być ponownie przyswajany przez organizmy autotroficzne. Wyróżniamy organizmy fotosyntezujące i chemosyntezujące (energia i składniki odżywcze uzyskiwane jedynie z niektórych związków organicznych.