Mikrobiologie ist die Wissenschaft und Lehre von den Mikroorganismen, also Lebewesen, die als Individuen nicht mit bloßem Auge erkannt werden können: Bakterien, Pilze, Protozoen (Urtierchen), ein- und wenigzellige Algen („Mikroalgen“) und Viren. Die Mikrobiologie ist ein Teilgebiet der Biologie und der Medizin.

Teilgebiete
Die Mikrobiologie wird nach verschiedenen Gesichtspunkten in Spezialgebiete unterteilt. Die Einteilung richtet sich nach der Anwendung in anderen Disziplinen (z. B. Medizinische Mikrobiologie, Lebensmittelmikrobiologie, Technische Mikrobiologie), nach dem Lebensraum der Mikroorganismen (Geomikrobiologie, Meeresmikrobiologie, Bodenmikrobiologie) oder nach den behandelten Mikroorganismengruppen:

• Bakteriologie, die Wissenschaft und Lehre von den Bakterien
• Mykologie, die Wissenschaft und Lehre von den Pilzen
• Protozoologie, die Wissenschaft und Lehre von den Urtierchen
• irologie, die Wissenschaft und Lehre von den Viren

Die Zugehörigkeit der Viren zu den Lebewesen und damit zu den Mikroorganismen ist in der Biologie umstritten. Meist werden Viren nicht zu den Lebewesen gezählt oder sie gelten als „Grenzform des Lebens“. Dieser unklare Status ändert nichts daran, dass Mikrobiologen auch Viren erforschen. Deshalb ist die Virologie als Teilgebiet der Mikrobiologie anzusehen.
Methoden
In der Mikrobiologie werden Methoden der Zytologie (Wissenschaft und Lehre von den Zellen), der Genetik, der Biochemie, der Ökologie und der Systematik eingesetzt. Anwendung findet die Mikrobiologie unter anderem in der Biotechnologie. Mikroorganismen sind hervorragend geeignet für die genetische Forschung, da sie relativ kleine, überschaubare Genome besitzen.

Geschichte
Die mikrobiologische Forschung beginnt mit dem Einsatz von Mikroskopen zur Untersuchung vielfältiger kleiner Lebewesen und Gegenstände durch Robert Hooke im Auftrag der Royal Society und vor allem der erstmaligen Entdeckung mehrerer Mikroorganismen durch den Privatgelehrten und Tuchhändler Antoni van Leeuwenhoek (etwa 1665–1670). Beide waren unter den ersten, die brauchbare Mikroskope (erfunden zwischen 1590 und 1610) als unentbehrliche Voraussetzung für die Entwicklung der Mikrobiologie konstruierten.

Weitere wichtige Grundlagen lieferten die Forschungen von Louis Pasteur (1822–1895), der 1864 die Grundlagen für das Verfahren der Pasteurisierung schuf: Durch kurzzeitiges Erhitzen von Nahrungsmitteln wird die Gärung verhindert und damit die Haltbarkeit der Lebensmittel erhöht. Darüber hinaus widerlegte Pasteur die bis dahin gültige Theorie von der Urzeugung, die seit der Antike von einer spontanen Entstehung von Mikroorganismen aus unbelebter Materie ausging.

Die medizinische Mikrobiologie wurde maßgeblich gefördert durch die Arbeit des Berliner Bakteriologen Robert Koch (1843–1910), der als Erster systematisch nach Mikroorganismen suchte, die Krankheiten auslösen, und diesen Zusammenhang mit der Entdeckung des Tuberkuloseerregers (Mycobacterium tuberculosis) bewies. Außerdem verdankt ihm die Mikrobiologie die Einführung fester Nährmedien zur Kultivierung von Mikroorganismen. Koch verwendete dazu erst Kartoffelscheiben. Später nutzte er Gelatine, um flüssige Nährmedien zu verfestigen, und führte schließlich den Agar als Mittel zur Verfestigung von Nährmedien ein.