Molte specie batteriche sono così simili fra loro che è praticamente impossibile distinguerle morfologicamente ricorrendo al solo microscopio. Per tale motivo, al fine di identificare i batteri presenti nel campione raccolto, è necessario studiare le loro caratteristiche biochimiche coltivandoli in terreni di coltura speciali. Un terreno di coltura speciale contiene sostanze che inibiscono la crescita di molte specie batteriche, ma non il tipo di batterio che si vuole isolare. In alcuni casi il terreno di coltura contiene alcuni zuccheri speciali che possono essere utilizzati solo da alcuni batteri. In altri terreni vengono aggiunti degli indicatori che cambiano colore a seconda del pH del terreno, vale a dire solo se vi è la presenza di batteri che sono in grado di fermentare determinate sostanze dando luogo a cataboliti acidi. Se i batteri ricercati sono capaci di produrre fermentazione, generano anche gas che può essere rilevato quando la coltura viene condotta in una provetta chiusa. Altri speciali mezzi di coltura possono permettere l'identificazione di batteri che producono alcuni particolari enzimi. In questo modo alcuni batteri che producono enzimi emolitici (in grado di rompere i globuli rossi) producono emolisi e determinano cambiamenti macroscopicamente apprezzabili in piastre di agar sangue. In un laboratorio microbiologico ospedaliero è necessario vi sia la disponibilità di numerosi mezzi e tecniche di coltura, dal momento che questa variabilità è necessaria alla identificazione dei batteri che causano le malattie infettive e della sensibilità o resistenza degli stessi a diversi tipi di antibiotici. Gli esami colturali sono normalmente utilizzati in medicina per identificare l'eventuale presenza di agenti patogeni nei fluidi corporei (in particolare sangue od urina ).