肉眼不能明確識別的微小生物的總稱。微生物並不是生物分類學的一個名稱。微生物的直徑一般為0.1微米左右，是單細胞的生命形態，或由沒有明顯形態或功能分化的多細胞組成。微生物包括除高等動植物以外的所有微小生物：沒有細胞結構的病毒，單細胞的古菌、細菌和單細胞藻類，絲狀真菌、酵母菌、黏菌和原生動物等。生物學傢通常也把肉眼能夠基本識別的大型真菌歸屬在微生物世界內，這是因為真菌也是看不見的，所看得見的隻是真菌的子實體，即細胞組織分化程度很低的基本單位集合在一起組成的，而而且對其進化歷史、細胞結構、早期發育等多方面的研究都證明瞭真菌與其他典型的微生物完全一致。
人類對微生物的認識可以追溯到數千年前的新石器時代，利用微生物分解有機物質進行漚糞積肥的文字記載也有2 500年以上的歷史，在人類的發展進程中人類也深受致病微生物造成的瘟疫之害。所以古代中外學者都曾推測過肉眼看不見的微小生物存在。直到17世紀中葉，荷蘭人A.van列文虎克用自制的可放大160～260倍的簡單顯微鏡觀察牙垢、雨水、井水和植物浸液，發現其中有許多運動著的“微小動物”，從此人類才確認瞭微生物的存在。但是，由於微生物的微小和在自然界與其他大生物混雜而居，在被發現後相當長的一段時間裡人類對它們的認識並不清楚。直到100多年以後的19世紀，隨著生產的發展和科學的進步，除顯微技術外，染色技術、純種分離技術、滅菌技術等許多針對微生物特征的專門的技術方法被開發出來，微生物的特征和它們在自然界的地位才被人們逐漸闡明，人類對微生物的利用和控制才逐漸從被動走向主動。
微生物和動植物明顯不同的生命特征主要有：①體積微小。同其他大生物比較，微生物單位體積所占的面積就大得多，所以它們對環境中的營養就吸收多、轉化快，如一種能夠分解乳糖的細菌在1小時內可以分解相當於自身體重1 000倍到1萬倍的乳糖。②生長和繁殖速度極快。大腸桿菌大約每20分鐘便可以分裂一次，酵母菌分裂一次也隻需要2小時，比起高等動物來固然要快千萬倍，就是比起昆蟲來也要快得多。③適應性極強。在深海熱泉的噴口找到的佈氏熱網菌(Pyrodictium brockii)在105℃才生長得最好，嗜鹽細菌可以生長在結晶的鹽上，有的細菌在幹燥條件下可以存活幾十年、上千年，有的細菌能抵抗強烈的輻射，有的可以生活在強酸或強堿的環境中。④微生物主要以單細胞形態存在並以無性繁殖為主要生殖方式，所以易取得突變體和純系，即使隻有億分之一的個體發生變異，科學傢也可以通過人工培養在極短的時間裡得到發生瞭變異的個體。
地球上除瞭火山的中心區域等少數地方外，從土壤圈、水圈、大氣圈至巖石圈，到處都可找到微生物的蹤跡。人體和動、植物體內外分佈著數百種微生物；土壤是微生物的大本營，每克可耕土壤中有大約一億個活細菌；在土壤、河流、空氣、平原、高山、深海、污水、垃圾、海底淤泥、冰川、鹽湖、沙漠，甚至在油井、酸性礦水和巖層下到處都有與環境相適應的微生物。運載火箭攜帶的探測器曾經在74千米的高空中捕獲到2種細菌和4種真菌，地表以下3 000米深處也發現瞭微生物。據生物學傢推測，從個體數量上說，微生物占有地球生物圈中的90%以上，以重量而言，它們占有地球上全部生物總重量的60%。近代空間生物學研究揭示，來自太空的隕石中存在年代遠早於地球年齡的微生物化石，火星隕石中發現的細菌痕跡，大大增強瞭火星上存在微生物的可能性。人類已知的微生物約有20萬種。
微生物並非分類學范疇，而是一個實用性的術語，所以歸屬於微生物中的物種，遍佈於當代生物分類學所劃分的古菌、細菌和真核生物的三域系統中，而古菌和細菌兩域中的物種都是微生物。微生物是地球上最早出現的生命形態，植物和動物兩大生物界是從類似某些現代微生物的祖先類型進化而來的。對病毒起源的一種比較流行的解釋是它們是“逃逸基因”。也就是說，病毒是獲得瞭自我復制能力的、形成蛋白質外殼並作為感染粒子被釋放出來的宿主細胞染色體組的片段。根據這個觀點，可以認為細菌病毒（噬菌體）、動物病毒和植物病毒是分別從細菌細胞、動物細胞和植物細胞中衍生而來的。還沒有一個生物自然分類系統可以把病毒包括在內。
就已知的微生物物種來看，也顯著地體現瞭它們遠比大生物更復雜的物種多樣性。它們的生理和代謝類型的多樣性遠非動、植物界所能及，隻有微生物能夠分解天然氣、石油、纖維素和木質素，能固定大氣中的氮元素變成含氮有機化合物，能分解各種極毒物質，如氰、酚等，它們的代謝產物種類幾乎是無窮的。微生物物種的遺傳基因的多樣性特別突出，在已公佈的近百種微生物基因組的全序列中，未瞭解其功能的基因所占比例甚大。
微生物既是最早在地球上出現的生命，又是當前地球生態系統中三個生物要素之一的分解者，它們在地球上各種組成生命物質的化學元素的循環中扮演著不可缺少的角色。微生物通過分解動、植物的殘體或腐殖質獲得能量和營養來合成自身，同時將有機物分解成可供植物利用的無機化合物。整個生物圈的繁榮昌盛，其能量主要來自太陽，而其元素則主要來自微生物推動的自然界物質循環，沒有微生物，地球生態系統就不能形成，整個生命世界將不復存在。
由於人類所認識的微生物隻是微生物世界中的極少數，所以多數微生物至今和人類的關系尚不清楚，即使就已知的微生物物種而言，也隻有少數和人類生活有密切關系。然而，微生物和人類的關系不容許有絲毫忽視。人類對微生物作用的科學認識是在與致病微生物的鬥爭中得來的。但新出現和重新肆虐的感染致病微生物依然嚴重危及人類的健康與生存。此外，微生物對農業作物和畜牧業及其產品的危害，也應引起人類的重視。
在人類發展過程中，微生物也為人類帶來瞭巨大的福利。在食品上，人類日常享用幾千年的美酒、醬油、酸奶和面包等，都是人類利用微生物的傑作；在醫學上，抗生素和多種微生物藥物是維護人類健康的利器，其發現與利用同樣是與微生物分不開的；在農業領域，人類利用微生物防治病蟲害，利用微生物生產肥料。此外，在環境保護方面，微生物已被人類有效地利用來治理環境污染。進入21世紀，人們利用微生物作為研究材料取得瞭巨大的成就，特別是在基因工程以及基因應用開發上將使其發揮更大作用。