Các loài của chi Nitrobacter oxy hóa nitrit như một nguồn năng lượng và chất khử, và sử dụng CO2 như một nguồn cacbon. Nitrit không phải là chất nền đặc biệt thuận lợi để thu năng lượng. Trong nhiệt động học, quá trình oxy hóa nitrit cho năng suất (∆G°′) chỉ -74  kJ mol−1 NO2−. Kết quả là, Nitrobacter đã phát triển một sự trao đổi chất chuyên biệt cao để lấy được năng lượng từ quá trình oxy hóa nitrit.

Các tế bào trong chi Nitrobacter sinh sản bằng cách nảy chồi hoặc phân đôi. Carboxysomes hỗ trợ cố định cacbon, được tìm thấy trong các tế bào được nuôi bằng lithoautotrophically và mixotrophically. Bổ sung bảo tồn năng lượng bao gồm các hạt PHB và polyphosphates. Khi cả hai nitrit và các chất hữu cơ đều có mặt, các tế bào có thể biểu hiện sự tăng trưởng hai pha; đầu tiên nitrit được sử dụng và sau một pha lag, chất hữu cơ bị oxy hóa. Sự tăng trưởng Chemoorganotroph chậm và không cân bằng, do đó nhiều hạt poly-β-hydroxybutyrate được thấy làm biến dạng hình dạng và kích thước của các tế bào.

Enzyme chịu trách nhiệm cho quá trình oxy hóa nitrit thành nitrat trong các loài của chi Nitrobacter là nitrite oxidoreductase (NXR), được mã hóa bởi gen nxrA.[14] NXR bao gồm hai tiểu đơn vị, và có khả năng tạo thành một αβ-heterodimer.[15] Enzyme tồn tại trong tế bào trên các màng chuyên biệt trong tế bào chất có thể được xếp vào túi hoặc ống.[15] Tiểu đơn vị α được cho là vị trí của quá trình oxy hóa nitrit, và tiểu đơn vị β là một kênh electron từ màng tế bào.[15] Hướng của phản ứng xúc tác bởi NXR có thể được đảo ngược tùy thuộc vào nồng độ oxy.[15] Khu vực của gen nxrA mã hóa cho tiểu đơn vị β của enzyme NXR tương tự theo thứ tự với các trung tâm sắt-lưu huỳnh của các vi khuẩn ferredoxin và đến tiểu đơn vị β của enzyme nitrat reductase, được tìm thấy trong Escherichia coli.[16]