Esas arqueas prosperan en ambientes ácidos y extremadamente cálidos, como manantiales de alta temperatura, géiseres, conductos hidrotermales submarinos y volcanes. Son anaerobios quimioautótrofos que utilizan hidrógeno (H₂) como donador de electrones, y azufre (S) o compuestos de azufre como aceptores de electrones terminales, para sus cadenas de transporte de electrones.
Debido a la inusual composición de lípidos de sus membranas plasmáticas, los termoacidófilos sobreviven mejor a temperaturas por encima de los 80 °C.