A mikroorganizmusok definíció szerint olyan apró élőlények, melyek csak mikroszkóppal láthatóak.  Kicsit pontosabb definíció szterint mikroorganizmusnak, vagy mikróbának nevezünk minden olyan élőlényt, mely nem jutott el a szövetes differenciálódásig, és életciklusának jelentős részében szabad szemmel nem látható. A biológia azon ágát, mely a mikroorganizmusokkal foglalkozik mikrobiológiának nevezzük. A mikroorganizmusoknak jelentős szerepük van a földi ökoszisztémában és az emberi tevékenységben egyaránt.

A mikroorganizmus lehet baktérium, élesztőgomba, fonalas gomba, egysejtű vagy fonalas növény (alga), protozoa. A környezetben a talaj és az üledék tipikus élőhelye a mikroorganizmusoknak, a mikroorganizmus-közösségeknek, ahol a holt szerves anyagok és a hulladékok hasznosítása,mineralizációja folyik. A holt szerves anyagokra és hulladékokra specializálódott táplálékláncok mikroorganizmusok sokaságát jelenti, meléyek nem egyszerű lineáris táplálékláncot, hanem dinamikusan változó közösségként sokkal inkább hálózatot alkotnak. Ebben a hálózatban a legkülönfélébb viszonyokban élnek együtt az élőlények és teljesítik feladatukat a biogeokémiai ciklusban, a talaj kialakításában, a holt szerves anyagok hasznosításában és a hulladékok ésszennyezőanyagok eltüntetésében. A legfontosabb mikrobiális együttélések és együttműködések atalajban a szimbiózis (együttélés, egymásrautalt viszonyban), antibiózis (egymás gátlása), kompetíció (versengés), parazitizmus (az egyik élőplény kihasználja a másikat, anélkül, hogy viszonozná), predáció (a predátor elfogyasztja a prédát), antagonizmus (egy mást gátló jelenlét),szinergizmus (egymást segítő, erősítő jelenlét), kommenzalizmus (közös táplálkozás, melyben a domináns táplálkozó maradékát fogyasztja a másik, anélkül, hogy rontaná annak esélyeit) amenzalizmus (egymás elől fogyasztják el a táplálékot), protokooperáció (kezdetleges együttműködés), kooperáció (egymást segítő együttműködés), konzorciális együttműködés (több faj egymást segítő együttműködése). (állati egysejtűek), vagy korlátozott számú sejtből álló kisebb élőlények. 

A mikroorganizmusokat többféle szempont szerint lehet osztályozni. Ezek a szempontok a baktériumok azonosítására is felhasznált metodikák eredményei alapján a következők lehetnek:

A mikroorganizmusok DNS-e alapján: a DNS-ben fellelhető munkleotidszekvenciák hasonlósága illetve egyezése alapján lehet megállapítani a mikroorganizmusok rokonságát. A DNS technikák fejlődésével a baktérimokat, gombákat és más mikroorganizmusokat genomjuk alapján rendszerezi a tudomány. A genetikai azonosság illetve hasonlóság alapján történő rendszerezés eltérhet a hagyományos vizsgálati módszerek alapján kialakult rendszerzéstől.

A hagyományos rendszerezés alapját a mikroorganizmusok morfológiája (szabadszemmel és mikroszkóppal megfigyelhető alaki jellemzők), biokémiája (enzimek megléte, működése) és fiziológiája (szaporodás, anyagcsere, stb.) képezte, bár később ezekhez a módszerekhez is párosultak olyan kémiai vizsgálatok, például a DNS-en belüli bázisok egymáshoz viszonyított aránya, melyek a genom jellemzőit vették alapul.

Természetesen a "régi" és az "új" rendszerezés alapjai azonosak, hiszen a mikroorganizmusok anyagcseréjét, biokémiaia folyamataikat, mi több morfológiájukat is végső soron a gének, a DNS-ben tárolt információ határozza meg.

A vírusok csak részben tekinthetőek mikroorganizmusoknak, hiszen ők magukban élettelen szerves vegyületeknek tekintendők, csak élő szervezetekben képesek önmagukat reprodukálni és életjelenségeket produkálni (emiatt parabiotáknak (élő és élettelen határán) illetve struktúrparazitáknak (a gazda struktúrelemeit használja anyagcseréje és szaporodása során) is nevezzük őket.

Különösen fontos szerepet játszanak a biogeokémiai ciklusokban; hasznosítani képesek a napenergiát, fontos elemei a táplálkozási láncoknak, részt vesznek a szén-, metán-, kén-, nitrogén- és foszforkörforgalomban, aerob és anaerob biodegradációban. Ezekről a témákról a "Mikroorganizmusok-Szerep, működés" képtárban olvashatunk részletesebben. 

A mikroorganizmusok szinte minden környezeti közegben megtalálhatóak. A következő táblázat az extrém környezeti körülmények közt élő mikroorganizmusokra hoz példákat.

1. táblázat: Mikroorganizmusok előfordulása extrém környezetei körülmények közt

Forrás: 

1. táblázat: Gruiz Katalin: Környezeti mikrobiológia és ökotoxikológia előadás