La gélose au thioglycolate est utilisée pour la culture de micro-organismes aérobies et anaérobies lors des tests de stérilité et pour déterminer les besoins en oxygène des microorganismes. Il s’agit du milieu le plus fréquemment utilisé en bactériologie diagnostique. Lorsqu'une infection anaérobie est suspectée, le milieu thioglycollate est recommandé pour isoler les anaérobies stricts du sang. Ce milieu ne nécessite pas de contenant anaérobie ni de scellement spécial pour la culture des anaérobies. Le thioglycolate de sodium dans le milieu consomme de l'oxygène et permet la croissance des anaérobies obligatoires. La gélose au thioglycollate est également recommandée pour la culture des espèces de Clostridium et pour la culture de Desulfotomaculum nigrificans.

L'hydrolysat enzymatique de caséine, l'extrait de levure fournit des composés azotés, de la vitamine B et d'autres nutriments essentiels à la croissance. Le dextrose est l'hydrate de carbone fermentable et la source d'énergie. La resazurine est l'indicateur d'oxydoréduction. Le thioglycollate neutralise l'effet bactériostatique des composés mercuriels utilisés comme conservateurs dans la solution d'injection.