细菌在代谢过程中会产生多种代谢产物，这些代谢产物可分为分解代谢产物和合成代谢产物。

分解代谢产物是细菌对营养物质进行分解所产生的。比如糖的分解产物，细菌能分解糖类产生丙酮酸，丙酮酸再进一步代谢，不同的细菌代谢途径不同，产生的最终产物也不同。有的细菌可将丙酮酸分解为乳酸、乙酸等有机酸，而有的细菌能产生二氧化碳和氢气等气体。蛋白质的分解产物也很重要，细菌可以将蛋白质分解为氨基酸，氨基酸再继续分解，产生氨、硫化氢、吲哚等。例如，大肠杆菌能分解色氨酸产生吲哚，这在细菌的鉴定中具有重要意义。

合成代谢产物是细菌利用分解代谢的产物和能量合成的物质。热原质是许多革兰阴性菌和少数革兰阳性菌产生的一种脂多糖，注入人体或动物体内能引起发热反应，在制备注射药剂时必须除去热原质。毒素包括内毒素和外毒素，内毒素是革兰阴性菌细胞壁的脂多糖，当细菌死亡裂解后释放出来，可引起机体发热、休克等症状；外毒素是革兰阳性菌和少数革兰阴性菌在生长过程中分泌到菌体外的蛋白质，毒性强且具有高度的特异性。抗生素是某些微生物在代谢过程中产生的一类能抑制或杀死其他微生物的物质，如青霉素、链霉素等，在医疗上广泛用于治疗细菌感染性疾病。细菌素是某些细菌产生的一类具有抗菌作用的蛋白质，其作用范围较窄，仅对与产生菌有亲缘关系的细菌有作用。维生素也是细菌的合成代谢产物，如大肠杆菌能合成维生素B族和维生素K，可被人体吸收利用。此外，细菌还能合成色素，不同细菌产生的色素不同，有的是水溶性的，有的是脂溶性的，可用于细菌的鉴别。