依生长速率来区分硝化细菌约可分为五个生长期：
一、迟缓期
当硝化菌刚接触生活物质时，生长系用以适应新环境而不增加硝化细菌数的时期。此时期的长短，视新环境对硝化细菌之影响程度而定。
二、对数生长期
硝化细菌适应新环境后，迅速氧化氨或亚硝酸盐以获得能源固定无机碳的时期，于是有机合成反应加速，数目激增，是为对数生长期，其生长情形系成级数增加。在此阶段中，繁殖速率达最大值。
三、递减生长期
当氨或亚硝酸盐浓度逐渐减少，硝化细菌增加到某一点时，剩余之生长资源将限制硝化细菌的生长速率，使硝化细菌的增加数量，变成十分缓慢的时期。
四、静止期
硝化细菌在环境中的生长受到限制因子的影响(如氨源不足)已达饱和，此时生长速率等于死亡速率，硝化细菌的数量达到稳定的状态。因静止期相当短暂，故也有人把这时期的区分从略。
五、内呼吸期
又称内生期。系统内氨或亚硝酸盐已耗尽，硝化细菌呈「饥饿」状态，只能利用体内养分继续进行代谢作用，死亡速率大增，数量大为减少的时期。
硝化细菌在一般环境中也有老化及死亡的问题，老化及死亡是有机生命体必须共同面对的问题。
硝化菌的生境条件
凡是环境之物理、化学及生物等性均会影响硝化细菌之生长，因此硝化细菌的生境条件可被区分为物理因子、化学因子及生物因子三类。其中物理因子主要为温度、光照、底质、水流等：化学因子主要是盐度、溶氧、ph质、抑制剂等：生物因子主要为掠食者、竞争排除作用等。
温度：硝化菌合适体温约20~28度c，最适生长及繁殖温度约25度c。一般硝化菌在温度低于5度c及高于42度c就停止代谢作用，超过此一范围一般硝化菌很难存活。
光：硝化菌不像绿色植物及某些自营性光合细菌一般具有光合色素，因此不能利用日光进行光合作用合成有机物。不仅无法利用日光，反而会害怕日光照射。
底质：硝化菌非常需要底质，但不同的是它的目的不在于觅食，而是底质可以提供附着、掩蔽和获得其所需要的氨源及营养源。许多硝化菌没有找到适当底质前不能进行繁殖，以及不能利氨源与营养源。
水流：由于硝化菌的固着生活特征，必须靠水流输送它所需要的氧气、氨及营养物质等生存资源。
溶氧：溶氧为硝化菌不可或缺的生活要素。建议是不要低于2ppm。
ph值：一般而言，绝大多数硝化细菌比较喜欢生长在弱碱性的环中，其ph值约7.5~8.2。ph值会影响硝化细菌生长与繁殖。亚硝酸菌ph范围7.0~8.0，最佳平均是7.8。硝酸菌范围约6.5~8.5。
竞争排除作用：指硝化菌的生活空间遭到其它异营性细菌的排挤压力，导致硝化菌族群无法持续发展，乃至有逐渐萎缩趋势。有机物污染不但会影响硝化细菌生长，也会引来异养性细菌，逼使它们不得不撤离家园，重觅他处寻求发展。
硝化菌的间接确定方法
取样菌在完全无机的含氨营养试液作除氨效率及速度的测试，若样菌有明显的除氨效率及速度，即暗示它可能是硝化细菌，理由是在几乎完全无机环境中，以及又有丰富的氨源之情况下，似乎只有硝化细菌能适其中，并发挥除氨功能。
