微生物在自然界中分布极为广泛，江河、湖泊、海洋、土壤、空气、矿层等都有数量不等的微生物存在。其中以土壤中的微生物最多，例如1克肥沃土壤可有几亿至几十亿个。在人类、动物、植物的体表，以及与外界相通的人类和动物的呼吸道、消化道等腔道中，亦有多种微生物的寄生，详见下表。
表 寄居人体的正常微生物丛
| 部位 | 主要微生物种类 |
| 皮肤 | 葡萄球菌、类白喉杆菌、绿脓杆菌、非致病性分枝杆菌 |
| 口腔 | 表皮葡萄球菌、甲型和丙型链球菌、肺炎球菌、奈氏球菌、大赐杆菌、乳杆菌、类白喉杆菌、梭形杆菌。螺旋体、白色念珠菌 |
| 鼻咽腔 | 葡萄球菌，甲型和乙型链球菌、肺炎球菌、奈斤球菌、绿脓杆菌、大肠杆菌、变形杆菌、腺病毒 |
| 外耳道 | 葡萄球菌、类白喉杆菌、绿脓杆菌、非致病性分枝杆菌 |
| 眼结膜 | 白色葡萄球菌、结膜干燥杆菌、类白喉杆菌 |
| 胃 | 正常一般无菌 |
| 肠道 | 大肠杆菌、产气杆菌、变形杆菌、绿脓杆菌、葡萄球菌、粪链球菌、产气荚膜杆菌、 破伤风杆菌、无芽胞厌氧菌、ECHO病毒、腺病毒 |
| 尿道 | 白色葡萄球菌、类白喉杆菌、非致病性分枝杆菌 |
| 阴道 | 乳杆菌、白色念珠菌、类白喉杆菌、大肠杆菌 |
绝大多数微生物对人类和动、植物是有益的，而且是必需的。自然界中许多物质循环要靠微生物的代谢活动来进行。例如土壤中的微生物能将动、植物蛋白质转化为无机含氮化合物，以供植物生长发育的需要，而植物又为人类和动物所利用。此外，空气中的大量氮气，也只有依靠固氮菌等作用后才能被植物利用。由此可见，没有微生物，植物就不能新陈代谢，人和动物也将无法生存。
在农业方面，我国广泛应用微生物制造菌肥、植物生长激素等；还利用微生物灭虫这一自然现象同害虫作斗争，例如苏云金杆菌能在一些害虫的肠道内生长繁殖、分泌毒素，导致害虫死亡。这样，开辟了以菌造肥、以菌催长、以菌防病、以菌治病等农业增产新途径，为社会创造物质财富。
在工业方面，微生物应用于食品、皮革、纺织、石油、化工、冶金等部门越来越广泛。例如利用多种能以石油为原料的微生物进行石油脱蜡，可以提高石油的产量和质量；在味精生产中，以微生物发酵法代替盐酸水解法，原来生产一吨味精需要三十吨小麦，现只需三吨薯粉，既降低了成本，又大大节约了粮食。
在医药工业方面，几乎所有抗生素都是微生物的代谢产物；同时，还可利用微生物来制造维生素、辅酶、ATP等药物。
此外，利用微生物处理含酚、有机磷及印染废水方面，收到了良好效果，在含氰化物污水处理上也取得一定进展。如何利用微生物的功能对有害物质进行转化，变害为利、变废为宝，保护和控制自然环境日益受到人们的重视。
正常情况下，寄生在人类和动物口、鼻、咽部和消化道中的微生物是无害的，且有些尚具有拮抗某些病原微生物的作用。再则，定居在肠道中的大肠杆菌等还能提供人类必需的硫胺素、核黄素、烟酸、维生素B12 、维生素K和多种氨基酸等营养物质。又牛、羊等反刍动物因能与瘤胃微生物共生，才能消化草料中的纤维素。
微生物中有一小部分可以引起人类或动、植物的病害。例如人类的伤寒、痢疾、麻疹、脊髓灰质炎，畜禽的炭疽、猪瘟、鸡新城疫、鸭瘟等，植物的水稻白叶枯病、小麦赤霉病、大豆病毒病等。这些具有致病性的微生物称为病原微生物。
微生物学（microbiology)是生物学中的一个分支，是研究微生物在一定条件下的形态、结构、生命活动和规律、进化、分类以及与人类、动物、植物、自然界相互关系等问题的一门科学。微生物学工作者的任务是将对人类有益的微生物用之于生产实践，同时改造、控制和消灭对人类有害的微生物。
微生物学随着研究范围的日益扩大和深入，又逐渐形成了许多分支。着重研究微生物学基本问题的有普通微生物学、微生物分类学、微生物生理学、微生物生态学、微生物遗传学、分子微生物学等。按研究对象分为细菌学、病毒学、真菌学等。在应用领域中分为农业微生物学、工业微生物学、食品微生物学、海洋微生物学、兽医微生物学、医学微生物学等。各分支学科间的相互配合和促进，使整个微生物学全面的向纵深发展。
