硫化物的氧化由[[0. 细菌（Bacteria，细菌域）]]和[[0. 古菌（Archaea，古菌域，古细菌）]]在多种环境条件下进行。有氧硫化物氧化通常由自养生物执行，这些生物使用硫化物或单质硫来固定二氧化碳。氧化途径包括形成各种中间硫物种，包括单质硫和硫代硫酸盐。在低氧气浓度下，微生物会将硫化物氧化成单质硫。这种单质硫以硫珠的形式积累，在细胞内或细胞外，以在硫浓度低时被消耗。为了改善低氧化剂浓度的情况（即找到一个电子汇），像电缆细菌这样的硫氧化剂会形成长链，这些链贯穿海岸沉积物中氧化区和硫化区的长度。硫化物丰富区域的细菌氧化硫化物，并通过多个周质链将电子传输到氧气丰富区域的细菌，在那里氧气被还原。
厌氧硫化物氧化由光养生物和化养生物执行。[[绿色硫细菌（GSB，光能自养菌）]]和[[紫色硫细菌（PSB）]]通过硫化物氧化驱动进行无氧光合作用。一些PSB在氧气存在的情况下也能进行有氧硫化物氧化，甚至能在低光条件下进行化能自养生长。GSB缺乏这种代谢潜力，并通过发展高效的光合作用系统来补偿。PSB可以在各种环境中找到，从热硫泉和碱性湖泊到废水处理厂。GSB在具有高还原硫浓度的分层湖泊中繁殖，甚至可以通过使用红外光在热液喷口进行光合作用。
热液喷口排放$，支持[[化能自养型硫细菌（无色硫细菌，CSB）]]的碳固定，这些细菌将$与$氧化以产生单质硫或硫酸盐。化学反应如下： - $ CO_2 + 4 H_2S + O_2 → CH_2O + 4 S^0 + 3 H_2O $ - $ CO_2 + H_2S + O_2 + H_2O → CH2O + SO_4^{2-} + 2 H^+ $ 在现代海洋中，Thiomicrospira、Halothiobacillus 和[[贝氏硫菌属（Beggiatoa）]]是主要的硫氧化细菌，它们与动物宿主形成化能合成共生关系。宿主为共生体提供代谢底物（例如 $、$、$），而共生体生成有机碳以维持宿主的代谢活动。产生的硫酸盐通常与淋滤的钙离子结合形成石膏，这种石膏可以在靠近大洋中脊的地区形成广泛沉积物。
硫代谢微生物通常与其他微生物甚至动物形成紧密的共生关系。PSB 和硫酸盐还原菌在马萨诸塞州的盐沼中形成称为“粉色浆果”的微生物聚集体，在其中通过直接交换硫物种进行硫循环。生长在热液喷口周围的vestimentiferan管虫缺乏消化道，但含有称为trophosomes的专门细胞器，其中寄宿着自养、硫化物氧化细菌。管虫为细菌提供硫化物，而细菌则与管虫共享固定的碳。