甲烷杆菌（Methanobacteriaceae）是细菌的一科。甲烷杆菌是一种在厌氧条件下以甲烷为特异代谢产物的细菌。其代谢产物为甲烷和二氧化碳。有独特的16SrRNA寡聚核苷酸序列谱，细胞壁中没有其他细菌细胞壁中所共有的胞壁酸和D型氨基酸。产甲烷细菌是沼气发酵中最终的甲烷产生者，为沼气发酵的关键菌之一。1956年，H.A.巴克打破按形态差异将产甲烷细菌分散在不同科属中的分类系统，把具有在厌氧条件下以甲烷为特异代谢产物的特性的多种形态的细菌划归为一个生理群，建立甲烷细菌科。《伯杰氏鉴定细菌学手册》(第 8版)基本上采纳了巴克的系统。70年代后期和80年代初，G.E.福克斯、W.E.巴尔赫和C.R.沃斯等人发表比较产甲烷细菌和其他细菌以及某些真核生物的16S（或18S）核糖体核糖核酸(rRNA)寡聚核苷酸序列谱的相似性的研究成果，指出产甲烷菌是一群独特的产物，与其他细菌和真核生物显然不同。