La microbiologia (dal greco mikros, "piccolo"; bios, "vita", Logia studio) è una branca della biologia che studia la struttura e le funzioni dei microrganismi, cioè di tutti quegli organismi viventi unicellulari, pluricellulari o acellulari, non visibili ad occhio nudo: ciò comprende batteri, archei, alcuni tipi di funghi, lieviti, alghe, protozoi e virus; la microbiologia studia inoltre i prioni, sebbene questi non siano classificati come esseri viventi.
La microbiologia rimane un campo di studi ancora aperto e in attiva espansione; stime attendibili indicano infatti che solo l'1% di tutti i microrganismi presenti nei più svariati habitat sono stati individuati o studiati, a più di tre secoli dalla nascita della microbiologia,[1] nonostante le conoscenze finora acquisite sullo studio dei microrganismi siano notevoli, soprattutto per quanto riguarda quei microrganismi capaci di avere significativi effetti sull'uomo o benigni, o indispensabili, o patogeni come i batteri responsabili di malattie.