Il termine Archeobatteri fa riferimento all'antichità della loro origine. Molti archeobatteri vivono in ambienti estremi probabilmente molto simili alle condizioni che erano presenti sulla Terra durante le prime fasi dell'evoluzione dei procarioti. Molti archeobatteri sono stati infatti individuati nelle acque molto calde in prossimità delle spaccature della crosta terrestre nei fondali oceanici

I metanogeni sono una sottospecie degli Archeobatteri e prendono il nome dal loro peculiare metabolismo energetico, in cui per ridurre l'anidride carbonica a metano, viene utilizzato l'idrogeno. Sono organismi che vivono in assenza di ossigeno e solitamente vivono in paludi ed acquitrini dove gli altri microrganismi hanno consumato tutto l'ossigeno disponibile. Esistono anche altre specie di archeobattteri metanogeni che abitano gli ambienti anaerobi (senza ossigeno) presenti all'interno del tratto intestinale degli animali, dove giocano un importante ruolo nella nutrizione del bestiame, delle termiti e di altri animali erbivori, la cui dieta è costituita soprattutto da cellulosa.

Gli archeobatteri alofili vivono in luoghi salini come ad esempio il Great Salt Lake degli Stati Uniti o il Mar Morto. Alcune specie si limitano a tollerare un elevato grado di salinità, mentre altre per crescere richiedono la presenza di un ambiente con una salinità 10 volte maggiore di quella dell'acqua marina.

I termoacidofili necessitano di habitat molto acidi e molto caldi, condizioni inusuali per quasi tutti gli organismi. Le condizioni ottimali per questi archeobatteri sono temperature tra i 60-80 °C. Ad esempio il Sulfobolus abita nelle calde acque delle sorgenti termali sulfuree del Parco di Yellowstone, dove si procura l'energia ossidando lo zolfo presente in grandi quantità in queste sorgenti.