Хемотро́фы — организмы, получающие энергию в результате окислительно-восстановительных реакций, в которых они окисляют химические соединения, богатые энергией (как неорганические — например, молекулярный водород, серу, так и органические — углеводы, жиры, белки, парафины и более простые органические соединения), в отличие от фототрофов, обладающих способностью использовать энергию света. Исключением служат «не‑редокс» механизмы, когда протонный электрохимический градиент (PMF, proton motive force) или натриевый электрохимический градиент (SMF, sodium motive force) создаются в результате реакций декарбоксилирования.

Хемосинтезирующие бактерии (хемолитоавтотрофы) — это хемотрофы, использующие диоксид углерода в качестве единственного источника углерода. Получают энергию в результате окислительно-восстановительных реакций, донором электронов являются неорганические соединения. К хемолитоавтотрофам относят представителей родов Nitrosospina, Nitrosococcus, Thiobacillus и других. Таким образом, хемосинтез не является тождественным хемотрофии понятием, а является ее частным случаем, также как и фотосинтез является частным случаем фоторофии

Выделяют также хемоорганогетеротрофы, использующие органические соединения и как источники углерода, и как доноры электронов (восстановители). К хемоорганогетеротрофам относятся представители родов Азотобактер (Azotobacter), Сальмонелла (Salmonella), Иерсиния (Yersinia), а также некоторые другие редуценты и паразитические микроорганизмы. Хемоорганогетеротрофный тип метаболизма характерен также для царств животных и грибов.