高温処理することによって殺菌が可能である。微生物は有機物から構成されるため、特に水分存在下で加熱（湿熱）すると死滅しやすい。ただし、一部の細菌が作る芽胞は極めて耐熱性が高く100℃で煮沸しても死なないため、滅菌する際にはより高い温度を用いる必要がある。なお室温よりも低い低温は静菌的には働くが、0℃以下の低温でも菌そのものが死滅する殺菌効果は期待できない。
焼却
（滅菌）有機物を完全に燃焼させる。最も確実な方法ではあるが、対象物も同時に喪失してしまうため、実用的とは言い難い。通常では伝染病の発生時に、病原微生物で汚染されたもの(衣服など)を処分する目的で用いる。
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火炎滅菌
ライター、ブンゼンバーナー、アルコールランプ等の火炎で対象物を直接加熱して滅菌する方法。微生物培養時の柄付きバリ、ピンセットなどに用いる。
乾熱滅菌
滅菌用のオーブンで180℃30分あるいは160℃2時間加熱する。水分を含まない耐熱性の器具（金属製のメスやピンセット、ガラス製品）などに対して用いる。
高温高圧滅菌（オートクレーブ）
オートクレーブと呼ばれる装置を用いて、飽和水蒸気中で121℃2気圧15分以上(通常20分)加熱する。湿熱で芽胞を死滅させるため、圧力を上げて100℃以上の温度にする。