В природе органическое вещество создают не только зеленые растения путем фотосинтеза, но и бактерии, не содержащие хлорофилл. Этот автотрофный процесс называется хемосинтезом, потому что осуществляется он за счет энергии, выделяющейся при химических реакциях окисления различных неорганических соединений: водорода, сероводорода, аммиака, закиси железа и др. Энергия, получаемая при окислении, запасается в организме в форме АТФ. Хемосинтез был открыт русским микробиологом С. Н. Виноградским в 1887 г.
Многие хемосинтезирующие бактерии имеют важное народнохозяйственное значение.