研究細菌的形態、生理、生物化學、生態、遺傳、進化、分類及其應用的科學。微生物學的一個分支學科。1676年，A.van列文虎克首先發現口腔中的細菌，當時稱為“微小動物”。1861年，L.巴斯德用他那有名的鵝頸瓶所做的實驗證明瞭空氣中有細菌存在。巴斯德根據自己對發酵作用的研究，指出空氣中存在許多種細菌，其生命活動能引起有機物發酵、產生各種有用的產物，有的產物還可以為另外的細菌後繼發酵、產生不期有的產物。空氣中也存在著人和動物的病原菌，，能引起各種疾病。為瞭排除雜菌，1886年他創造瞭巴氏消毒法。1877年，英國化學傢J.廷德爾建立瞭間歇滅菌法（或稱廷氏滅菌法）。1876年創立瞭無菌外科。同年，德國人R.科赫分離出瞭炭疽菌，提出有名的科赫法則。他為弄清霍亂弧菌與形態上無法區別的其他弧菌的不同，進行瞭生理、生物化學的研究，使醫學細菌學率先得以發展。1880年前後，巴斯德研究出雞霍亂、炭疽、豬丹毒的菌苗，奠定瞭免疫學的基礎。科赫首先采用平板法得到炭疽菌的單個菌落，肯定瞭細菌的形態和功能是比較恒定的。自單形性學說取得初步勝利後，建立瞭以形態大小為基礎的細菌分類體系，隨後又用生理、生物化學特性作為分類的依據，使細菌分類學的內容逐步充實。
19世紀最後20年，細菌學的發展超出瞭醫學細菌學范疇，工業細菌學、農業細菌學也迅速建立和發展起來。1885～1890年，C.H.維諾格拉斯基配成純無機培養基，用矽膠平板分離出自養菌（硝化細菌、硫化細菌等），還研制瞭一種“豐富培養法”，能很容易地把需要的細菌從自然環境中選擇出來。1889～1901年，M.W.拜耶林克分離成功根瘤菌和固氮菌，確證瞭細菌在物質轉化、提高土壤肥力和控制植物病害等方面的作用。
20世紀初，細菌學傢們在研究傳染病原、免疫、化學藥物、細菌的化學活性等方面取得較大進展，基本上證實細菌的發酵機理與脊椎動物肌肉的糖酵解大體相同，而細菌對生長因子的需要也與脊椎動物對維生素的需要基本一致。1943年，M.德爾佈呂克分析瞭大腸桿菌的突變體；1944年，O.T.埃弗裡在肺炎球菌中發現轉化作用都是由DNA決定的；1957年，日本生物學傢木下宙用發酵法生產氨基酸；在用大腸桿菌制造出胰島素之後，1980年，W.吉爾伯特又用細菌制造出人的幹擾素，從而將細菌學的研究推進到分子生物學水平。20世紀末，細菌學已進入基因組時代，已有近百種細菌的基因組序列測定完成或接近完成。此外，因細菌體積小、繁殖快、活力強、種類多、易變異，能在人工控制的條件下進行研究和生產，已成為生物學以及其他學科的重要研究工具。