As arqueobactérias vivem em ambientes extremos e, portanto, às vezes são chamadas de
extremófilas. Os três grupos de arqueobactérias – metanógenas, halófilas e termoacidófilas – têm preferências específicas sobre a natureza exata de seu ambiente. As metanógenas são anaeróbias estritas que produzem metano (CH4) a partir de dióxido de carbono (CO2) e de hidrogênio (H2). As halófilas exigem concentrações de sal muito altas, como as encontradas no Mar Morto, para o seu crescimento. As termoacidófilas exigem altas temperaturas e condições ácidas para crescerem – normalmente 80º C a 90º C e pH 2. Essas exigências para desenvolvimento podem ter resultado de adaptações a condições adversas na Terra primitiva. Como esses organismos podem tolerar essas condições, as enzimas que produzem também devem ser estáveis. A maioria das enzimas isoladas de eubactérias e eucariotos não é estável sob tais condições. Algumas das reações de maior importância para a indústria de biotecnologia são catalisadas por enzimas e realizadas sob condições que fazem com que a maioria das enzimas perca a sua capacidade catalítica em pouco tempo. Essa dificuldade pode ser evitada com a utilização de enzimas extremófilas. Um exemplo é o DNA polimerase do Thermus aquaticus (Taq polimerase). A tecnologia de reação em cadeia da polimerase (PCR) depende bastante das propriedades dessa enzima. Representantes da indústria de biotecnologia constantemente buscam em vulcões submarinos e fontes termais por organismos que produzam tais enzimas.
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