目前的研究工作认为有如下几方面的原因：
（1）类脂的敏感作用
嗜热菌细胞质膜的化学成分，随环境温度的升高不仅类脂总含量增加，而且细胞中的高熔点饱和脂肪酸也增加，即长链饱和脂肪酸增加，不饱和脂肪酸减少。脂肪酸熔点的高低和热稳定性呈如下顺序：直链饱和脂肪酸＞带支链饱和脂肪酸＞不饱和脂肪酸。
另外，饱和脂肪酸比不饱和脂肪酸能形成更多的疏水键，从而进一步增加膜的稳定性。
众所周知，细胞膜由双层类脂构成，但古细菌中嗜热菌其双层类脂进行了共价交联，成为两面都是水基的单层脂（如图①所示），并且保持了完整的疏水层，这种结沟，极大地增强了其耐热性。
（2）重要代谢产物的迅速再合成
嗜热菌中tRNA的周转率大于中温菌的周转率；并且，其DNA中的G－C含量高于中温菌的G－C含量。一般中温菌的G－C含量为44.9mol％，而嗜热芽饱杆菌DNA中的G－C含量为53.2mol％。G－C含量越高，DNA分子的解链温度也越高。嗜热菌在高温下不但热稳定性高，而且代谢快，其速率等于或大于热不稳定代谢物的转化，因此，重要代谢产物能够迅速再合成。
（3）蛋白质的热稳定性
目前科学家已从嗜热菌中分离出多种蛋白质，其中包括许多重要的酶类，它们的热稳定性高于中温型细菌的类似蛋白，而且，在细胞内生活状况下二这种差别更加明显。也就是说嗜热菌蛋白质的热稳定性取决于两个方面：一方面，其蛋白质的天然结构更加稳定；另一方面，嗜热菌细胞内存在着促进热稳定性的因素。买验证明，蛋白质一级结构中个别氨基酸的改变，就可导致其热稳定性的改变。嗜热菌蛋白质天然结构的稳定性，可能就是由于其中个别氨基酸的细微改变而引起的，至于究竟有哪些改变，还有待科学家的进一步研究。
