Tlenowce obligatoryjne to grupa mikroorganizmów, które potrafią żyć i rozwijać się w środowisku tlenowo-powietrznym. Są głównymi uczestnikami procesów biologicznych zachodzących w powietrzu i odgrywają ważną rolę w ekosystemach.
Główną różnicą między obligatoryjnymi tlenowcami a fakultatywnymi i ścisłymi beztlenowcami jest to, że ich aktywność życiowa wymaga obecności tlenu w środowisku. Dzieje się tak dlatego, że większość bezwzględnych tlenowców (bakterie, mykoplazmy, większość glonów i innych mikroskopijnych organizmów) potrzebuje tlenu do oddychania, a także do utleniania składników odżywczych wykorzystywanych do wzrostu i rozmnażania.
Do tlenowców obowiązkowych zalicza się wiele dobrze znanych bakterii (na przykład Bacillus subtilis, Staphylococcus aureus, Pseudomonas aeruginosa), a także mykoplazmy (Mycoplasma pneumoniae, M. genitalium, M. hominis) i niektóre grzyby (Rhizopus nigricans, Aspergillus nidulans). Część z nich to patogeny ludzi i zwierząt, wywołujące choroby zakaźne (Bacillus anthracis, Staphyloccocus aureus) lub alergie (nadkażenia Mycoplasma).
Obowiązkowe siedlisko beztlenowe oznacza, że obligatoryjne tlenowce są zmuszone przystosować się do niskiego poziomu tlenu i szukać innych źródeł energii, takich jak utlenianie cukrów przez enzymy oddechowe (podobnie jak robią to bardziej zróżnicowane bakterie beztlenowe). Organizmy tlenowe mają wyspecjalizowane mechanizmy pobierania tlenu, aby utrzymać optymalny cykl oddychania i zapewnić tlen do oddychania.
Chociaż większość bezwzględnych bakterii tlenowych to mikroorganizmy chorobotwórcze, niektóre mogą być również pożyteczne dla ludzi, na przykład w produkcji żywności (Lactobacillus acidophilus, Bifidobacterium lactis) lub oczyszczaniu ścieków (Schwanniomyces occidentalis) poprzez ochronę oddychania