产甲烷菌是严格厌氧的微生物，在严格厌氧技术发明之前，产甲烷菌的分离培养研究进展缓慢。巴氏甲烷八叠球菌(Methanosarcina barkeri)和甲酸甲烷杆菌(Methanobacterium formicium)是最早分离出的产甲烷菌微生物；1950 年 Hungate 厌氧分离技术的使产甲烷菌的研究得到迅速的发展。1974年《伯杰氏鉴定细菌学手册》第八版以产甲烷菌的形态作为分类依据，将其描述为一个独立的科。 [2]第九版《伯杰系统细菌学手册》中产甲烷菌的分类以系统发育的方法划分，包括 5 个大目：甲烷杆菌目(Methanobacteriales)、甲烷球菌目(Methanococcales)、甲烷 八 叠 球 菌 目(Methanosarcinales)、甲 烷 微 菌 目(Methanomicrobiales)和甲烷火菌目(Methanopyrales)(Liu and Whitman, 2008； 陈森林, 2010)，每个目的产甲烷菌包含多个科属，现已命名的 10 科、31 属分属上述5个目的产甲烷菌。 [3]
近年来，随着厌氧分离技术的改进，结合先进的鉴定手段和分析方法，更多种类的产甲烷菌菌株被鉴定出来。在分类学上，产甲烷菌被分别描述为甲烷杆菌纲(Methanobacteria)、甲烷球菌纲(Methanococci)、甲烷微菌纲(Methanomicrobia)和甲烷火菌纲(Methanopyri)，这4 个纲包括 7 目、14 科、35 属。其中甲烷微菌纲(Methanomicrobia)有 4目、9科、25属，是研究最多的产甲烷微生物类群。