遺傳型變異中常見的一種為突變，即細菌的基因結構發生偶然的改變。一般突變會導致所編碼蛋白質的改變，從而使細菌出現新的特性或失去原有的某些特性。細菌的自然突變率與其生物的自然突變相同，每106～108次細胞分裂發生一次。由于細菌每20～30分鐘分裂一代，故突變株相對較多。當突變發生在DNA一對或少數幾對堿基引起改變時，稱為點突變。這類突變涉及堿基對的置換、增加或缺失。另一種類型的突變涉及大段DNA的改變如插入或缺失幾百個堿基對，稱為染色體畸變。在細菌中點突變較多見，但在大腸桿菌的染色體中曾發現有800～1400堿基對的插入，稱為插入順序。