Die Mikrobiologie (aus dem Griechischen μῑκρος, mīkros, "klein"; βίος, bios, "Leben"; und -λογία, -logia) ist die Untersuchung von Mikroorganismen, die einzellig, mehrzellig (Zellkolonie) oder azellulär (ohne Zellen) sind. Die Mikrobiologie umfasst zahlreiche Unterdisziplinen, darunter Virologie, Parasitologie, Mykologie und Bakteriologie.
Eukaryotische Mikroorganismen besitzen membrangebundene Organellen und umfassen Pilze und Protisten, während prokaryotische Organismen - allesamt Mikroorganismen - üblicherweise als "ohne membrangebundene Organellen" klassifiziert werden und Bakterien und Archaea umfassen. Mikrobiologen arbeiten traditionell mit der Kultivierung und Färbung von Mikroorganismen und Mikroskopie. Weniger als 1% der in normalen Umgebungen vorhandenen Mikroorganismen können jedoch isoliert kultiviert werden. Mikrobiologen arbeiten häufig mit molekularbiologischen Methoden wie DNA-Sequenzierung, beispielsweise die 16s-rRNA-Gensequenz, die zur Identifizierung von Bakterien verwendet wird.
Viren wurden mal als Organismen klassifiziert, mal nicht, da sie entweder als sehr einfache Mikroorganismen oder als sehr komplexe Moleküle galten. Prionen, die nie als Mikroorganismen klassifiziert wurden, werden von Virologen untersucht, da die auf Viren zurückzuführenden Erkrankungen ursprünglich auf chronische Virusinfektionen zurückzuführen waren und Virologen nach "infektiösen Proteinen" suchten.
