自生固氮菌是一類能夠在土壤或水中獨立生存並固氮的微生物，它們主要包括以下幾種類型：
好氧性自生固氮菌。這類細菌在有氧環境下生長並進行固氮作用，圓褐固氮菌（Azotobacter chroococcum）是一種著名的好氧性自生固氮菌。
厭氧性自生固氮菌。這類細菌在無氧或低氧環境下生長，梭菌（Clostridium）是代表性的厭氧性自生固氮菌。
具有異形胞的固氮藍藻。這類藍藻（如魚腥藻、念珠藻和顫藻）具有異形胞，胞內含有固氮酶，可以在特定條件下進行生物固氮。
兼性厭氧菌。如克雷伯氏菌屬（Klebsiella）和一些芽孢桿菌屬（如多粘芽胞桿菌、巴氏梭菌），這些微生物既能在有氧環境中生長也能在無氧環境中生長。
自生固氮菌在自然界中廣泛分佈，對維持土壤肥力和生物多樣性的有着重要作用。