Mikrobiologi är läran om mikroorganismer.[1] Begreppet mikrobiologi infördes av den franske kemisten Louis Pasteur (1822–1895).[2] Mikroorganismer definierar organismer, vars diameter är mindre än 1 millimeter, samt är osynliga för det blotta ögat.[2] Exempel på detta är bakterier, protozoer, arkéer, alger, svampar, prioner och virus.[3] Dessa mikrober kan sedan delas in i tre olika kategorier: encelliga, flercelliga och acellulära organismer.[4] Läran om individuella mikroorganismer kan delas in i olika underavdelningar: virologi (virus), bakteriologi (bakterier), mykologi (svampar), fykologi (alger) och protozoologi (protozoer).[2]
Bakterier tillhör den prokaryota grenen, medan svampar tillhör de eukaryota organismerna. Virus är i strikt mening inte levande och kan därför inte passas in i någon av organismvärldens tre grenar.[5]
Inom mikrobiologin är Escherichia coli och Saccharomyces cerevisiae viktiga modellorganismer.