La microbiologie est une branche spécialisée de la biologie, la science qui étudie les organismes microscopiques, les micro-organismes, souvent pour déterminer un germe ou une bactérie, un virus, etc. La microbiologie s'intéresse aux cellules, unicellulaires (cellule unique), multicellulaires (colonie de cellules), ou acellulaires (dépourvue de cellule). Cette science englobe de nombreuses sous-disciplines, y compris la virologie, mycologie, parasitologie et bactériologie.

La microbiologie est un domaine des sciences appliquées qui a pour objet les micro-organismes et les activités qui les caractérisent. Plus spécifiquement, la microbiologie se consacre à l'identification et à la caractérisation des micro-organismes ; à l'étude de leur origine et de leur évolution ; à définir leurs caractéristiques, les produits de leurs activités et leurs besoins ; et à comprendre les relations qu’ils entretiennent entre eux et avec leur milieu naturel ou artificiel. Les micro-organismes appartenant à trois règnes présentant une structure cellulaire eucaryote ou procaryote, ou qui est eucaryote, et qui est caractérisé par l'unicellularité, une taille microscopique ou ultramicroscopique, un potentiel métabolique et de reproduction, l'omniprésence et l'abondance1. Les micro-organismes sont répartis en cinq groupes1 : les algues, les protozoaires, les mycètes, les bactéries et les virus. Les bactéries sont classées parmi les monères. Les algues unicellulaires font partie des protistes procaryotes et eucaryotes. Les champignons unicellulaires, les lichens et les protozoaires sont des protistes eucaryotes. Les virus sont des acaryotes (soit sans organisation cellulaire). On parle aussi maintenant de « microbiologie moléculaire », dans le domaine des biotechnologies notamment.