来源于极端环境中的微生物。极端环境指普通微生物不能生存的环境条件，例如高温、低温、高pH值、低pH值、高盐度、高辐射、高渗透压、有机溶剂、低营养、重金属及有毒有害物等环境条件。能在这种极端环境中生长的微生物叫作极端微生物或嗜极微生物。极端微生物由于长期生活在极端的环境条件下，为适应环境，在其细胞内形成了多种具有特殊功能的酶。极端微生物是天然极端酶的主要来源，根据极端酶所耐受的环境条件不同，可分为嗜热酶、嗜冷酶、嗜盐酶、嗜碱酶、嗜酸酶、嗜压酶、耐有机溶剂酶、抗代谢物酶及耐重金属酶等。

随着对极端酶研究的深入，越来越多的极端酶不断投入市场。其中嗜热酶是研究和开发利用最早的极端酶。重要且有影响的嗜热酶为DNA聚合酶和高温α-淀粉酶，嗜热DNA聚合酶大大简化了聚合酶链反应（PCR）操作流程并提高了其效率，而高温α-淀粉酶在淀粉糖化处理中不可或缺。其他一些嗜热酶，如蛋白酶、脂肪酶、糖化酶等在工业中的应用也日益广泛。与嗜热酶相比，对于嗜冷酶的研究还远远不够，但是考虑到嗜冷酶各种不同的性能，它的潜在价值也很高。极端酶的工业应用领域主要有洗涤剂、食品工业、环境保护、有机相中酶催化合成等等。

很久以来人们就已经认识到酶的稳定性与工业生产所需的苛刻条件存在矛盾。提高极端酶在各种极端条件下的稳定性和酶活力，给这一问题提供了可能的解决办法。虽然大部分极端酶尚未被发现，但随着更多的极端生物体被分离，更多的极端酶将被提取、鉴定，极端酶在生物催化和生物转化方面的应用一定会被大大拓展，同时，很可能进一步扩展限制生命的范围。基因工程技术的引入使极端酶的大规模生产和应用成为现实，而定向进化技术（随机诱变、定点突变等）的运用促进了极端酶的研究及应用，特别是异源蛋白表达体系的不断发展和完善，解决了极端酶异源表达所受的限制。尽管对极端酶在极端条件下的稳定性和活性中心结构的研究、理解还远远不够深入，也不能很好地改变极端酶的特异性和催化活力，但是极端酶的研究使人们对酶在酶学水平上有了更加深入的认识，极大地拓宽了酶的应用领域。