除少數自養型菌種如自養鏈霉菌外，絕大多數為異養型。異養菌的營養要求差別很大，有的能利用簡單化合物，有的卻需要復雜的有機化合物。它們能利用不同的碳水化合物，包括糖、淀粉、有機酸、纖維素、半纖維素等作為能源。碳源是葡萄糖、在麥芽糖、糊精、淀粉和甘油，而蔗糖、木糖、棉子糖、醇和有機酸次之。有機酸中以醋酸、乳酸、檸檬酸、琥珀酸和蘋果酸易于利用，而草酸、酒石酸和馬尿酸較難利用。某些放線菌還可利用幾丁質，碳氫化合物、丹寧以至橡膠。

　　氮素營養方面，以蛋白質、蛋白有胨以及某些氨基酸最適，硝酸鹽?銨鹽和素次之。除諾卡氏菌外，絕大多數放線菌都能利用酪蛋白，并能液化明膠。和其他生物一樣，放線菌的生長一般都需要K、Mg、Fe、Cu和Ca其中Mg和K對于菌絲生長和抗生素的產生有顯著作用。各種抗生素的產生所需的礦質營養并不*相同，如弗氏鏈霉菌產生新霉素時必需Zn元素，而Mg、Fe、Cu、Al和Mn和等不起作用。Co是放線菌產生維生素B12的必需元素，當培養基中含1或2ppm的Co時，可提高灰色鏈霉菌的維生素產量三倍，如果培養基中Co含量高至20-50ppm時則產生毒害作用。另外，Co還有促進孢子形成的功能。

　　大多數放線菌是好氧的，只有某些種是微量好氧菌和厭氧菌。因此，工業化發酵生產抗生素過程中必須保證足夠的通氣量；溫度對放線菌生長亦有影響，大多數放線菌的最適生長溫度為23-37℃，高溫放線菌的生長溫度范圍在50-65℃，也有許多菌種在20-23℃以下仍生長良好；放線菌菌絲體比細菌營養體抗干燥能力強，很多菌種有盛在CaCl2和H2SO4的干燥器內能存活一年半左右。

　　放線菌可以分解許多有機物，包括芳香化合物、石蠟、橡膠、纖維素、木質等復雜化合物和一些氰等毒性強的化合物。因此，放線菌不僅在自然界物質循環中，更在污水及有機固體廢物的生物處理中有積極的作用，還能促使土壤形成團粒結構而改善土壤。