甲烷菌是原核生物，是专性严格厌氧菌、生长繁殖特别缓慢、培养分离比较困难。产甲烷菌不能在有氧气处生存，因此它们只能在完全缺乏氧气的环境中被发现。只有产甲烷和发酵作用能够在只有含碳化合物作为电子受体的情况下发生。

甲烷细菌都是专性严格厌氧菌，对氧非常敏感，遇氧后会立即受到抑制，不能生长、繁殖，甚至死亡。

甲烷细菌生长很缓慢，在人工培养条件下需经过十几天甚至几十天才能长出菌落。据麦卡蒂（McCarty）介绍，有的甲烷细菌需要培养七八十天才能长出菌落，在自然条件下甚至更长。菌落也相当小，特别是甲烷八叠球菌菌落更小，如果不仔细观察很容易遗漏。菌落一般圆形、透明、边缘整齐，在荧光显微镜下发出强的荧光。