Chi Nitrobacter được phân bố rộng rãi trong cả môi trường thủy sinh và trên cạn.[2] Vi khuẩn nitrat hóa có độ tăng trưởng tối ưu từ 25 đến 30 °C và không thể tồn tại vượt quá giới hạn trên 49 °C hoặc giới hạn dưới của 0 °C. Điều này hạn chế sự phân bố của chúng mặc dù chúng có thể được tìm thấy trong nhiều môi trường sống khác nhau.[1] Các tế bào trong chi Nitrobacter có độ pH tối ưu cho sự phát triển từ 7,3 đến 7,5 và sẽ chết ở nhiệt độ trên 120 °F (49 °C) hoặc dưới 32 °F (0 °C).[1] Theo Grundmann, Nitrobacter dường như phát triển tối ưu ở 38 °C và ở độ pH 7,9, nhưng Holt nói rằng Nitrobacter phát triển tối ưu ở 28 °C và trong khoảng pH từ 5,8 đến 8,5, mặc dù chúng có độ pH từ 7,6 và 7,8.[3][18]

Vai trò sinh thái chính của các loài trong chi Nitrobacter là oxy hóa nitrit thành nitrat, một nguồn chính cung cấp nitơ vô cơ cho cây trồng. Các loài của chi Nitrospira cũng đóng một vai trò quan trọng như là chất oxy hóa nitrit.[19] Vai trò này cũng rất cần thiết trong aquaponics.[1][20] Vì tất cả các loài trong chi Nitrobacter là những sinh vật hiếu khí bắt buộc, oxy cùng với photpho có xu hướng là các yếu tố hạn chế khả năng thực hiện cố định đạm của chúng.[1] Một trong những tác động chính của Nitrosomonas và Nitrobacter trong cả hệ sinh thái đại dương và trên cạn là trong quá trình phú dưỡng.[21]

Sự phân bố và sự khác biệt về tỷ lệ nitrat hóa giữa các loài Nitrobacter khác nhau có thể là do sự khác biệt về plasmid giữa các loài, như dữ liệu được trình bày trong Schutt (1990), DNA plasmid đặc trưng cho môi trường sống.[22] Một nghiên cứu tiếp theo được thực hiện bởi Navarro et al. (1995) cho thấy rằng các quần thể Nitrobacter khác nhau mang hai plasmid lớn.[21] Cùng với nghiên cứu của Schutts (1990), Navarro et al. (1995) đã minh họa các đặc điểm di truyền có thể đóng vai trò quan trọng trong việc xác định sự phân bố và tác động sinh thái của các loài trong chi Nitrobacter. Vi khuẩn nitrat nói chung có xu hướng ít phong phú hơn so với các đối tác dị dưỡng của chúng, vì các phản ứng oxy hóa mà chúng thực hiện có năng suất thấp và phần lớn năng lượng của chúng đi theo hướng cố định carbon hơn là sinh trưởng và sinh sản.