Гетеротро́фные органи́змы (гетеротрофы, от гетеро… и греч. τροφή – пища), организмы, использующие для своего питания готовые органические соединения, которые служат для них одновременно и источником энергии. Цезарский гриб (Amanita caesarea). Фото: Marjan Kustera, flickr.com. CC BY-NC-ND 2.0Цезарский гриб (Amanita caesarea). Фото: Marjan Kustera, flickr.com. CC BY-NC-ND 2.0Гетеротрофные организмы противопоставляются автотрофным организмам. К гетеротрофным организмам относятся все животные и человек, бесхлорофильные водоросли и растения (в том числе петров крест и заразиха), а также грибы и большинство бактерий. В свою очередь, некоторые автотрофные организмы (например, одноклеточные водоросли) при определённых условиях также способны переходить на гетеротрофное питание. Гетеротрофным организмам свойственны два типа питания: голозойный, при котором организмы (большинство животных и насекомоядные растения) захватывают твёрдые частицы и переваривают их, и осмотрофный, заключающийся в использовании растворённых веществ (например, грибы, бактерии). В 1921 г. российский биолог А. Ф. Лебедев показал, а в 1933 г. с помощью изотопного метода американские биологи Г. Вуд и Ч. Веркман подтвердили, что гетеротрофные организмы (в том числе некоторые бактерии и грибы) способны усваивать углерод из CO₂, обеспечивая накопление до 10 % всего углерода организма в виде органического вещества. Однако этот процесс обычно маскируется гораздо большим количеством CO₂, образуемого в результате дыхания.

Гетеротрофные организмы развиваются в разнообразных экологических условиях за счёт органического вещества, образуемого автотрофными организмами или другими гетеротрофными организмами. Видовое разнообразие гетеротрофных организмов значительно превосходит разнообразие автотрофных организмов, хотя их общая биомасса меньше; в экосистемах они являются консументами и редуцентами, осуществляя разложение и минерализацию сложных органических веществ до CO₂. Разные гетеротрофные организмы в совокупности способны использовать практически все вещества, синтезируемые автотрофными организмами, и многие вещества, искусственно синтезированные человеком; некоторые из них они разлагают медленно или вообще не разлагают (например, воск в анаэробных условиях), что ведёт к образованию т. н. геополимеров (например, керогена), составляющих основную массу органических веществ на Земле. Среди гетеротрофных организмов ведущую роль в деградации органических веществ биосферы играют грибы и бактерии. Вместе с автотрофными организмами гетеротрофные организмы составляют единую биологическую систему, связанную трофическими цепями.