Mikrobiologia luokitellaan usein väärin bakteerien tai bakteerien tutkimukseksi. Vaikka jotkut mikrobiologit voivat tutkia erityisesti viruksia, joita kutsutaan myös virologiaksi, tai bakteereja, joita kutsutaan myös bakteriologiaksi, mikrobiologia kattaa koko mikroskooppisten organismien tutkimuksen. Tämä sisältää bakteerien, alkueläinten, sienten, joidenkin levien ja usein virusten tutkimuksen.
Tämän kentän alkuperä voidaan jäljittää tutkijoiden mukaan, joiden mukaan pienet näkymätön asiat voivat vaikuttaa muihin organismeihin. Anton van Leeuwenhoek pystyi havainnoimaan pieniä bakteereja primitiivisessä mikroskoopissa 17-luvulla. Monet mainitsevat lääketieteellistä alkuperää olevan mikrobiologian Louis Pasteurin ja Robert Kochin perustamana 19-luvun puolivälissä tai loppupuolella.
Myöhemmät löydöt 20-luvulla, kuten virusten löytäminen, osoittautuivat valtavan tärkeäksi lääketieteelle. Useimmat lääketieteen ammattilaiset arvostavat tätä alaa tärkeimmistä ihmisten sairauksiin liittyvistä töistä, joita on koskaan tehty.
Lääketieteellinen mikrobiologia on vain yksi osa alaa. Muita opintojen alaosia ovat tieteen sovellukset fysiologiaan, genetiikkaan, ympäristötutkimukseen, evoluutiobiologiaan ja lääketutkimukseen.
Kussakin tapauksessa mikrobeja tutkitaan ja niistä saatava tieto edistää näitä muita tieteenaloja. Esimerkiksi mikrobien perusrakenteen ja niiden kehittymisen ja kuoleman ymmärtäminen on osa fysiologista mikrobiologiaa. Myös sen arvioiminen, kuinka mikrobit ovat vuorovaikutuksessa toistensa kanssa monimutkaisessa ympäristössä, lisää ymmärrystämme ympäristöstämme.
Mikrobiologia yksinkertaisissa sovelluksissa voi myös auttaa ihmisiä ymmärtämään joitain leivonnaisten ainesosien perustoimintoja. Esimerkiksi hiivan käyttäytymistä koskevien tutkimusten avulla ihmiset ymmärtävät, kuinka hiivaa voidaan käyttää tehokkaasti leivän leivontaan. Se auttaa myös selittämään, miksi leipä voi pudota litteäksi.
Mikrobiologian tutkijat näkevät maailman koostuvan lähes lukemattomista pienistä näkymättömistä osista, jotka vaikuttavat meihin monin tavoin. Ala löytää jatkuvasti lisää, joista voi olla hyötyä kaikille ihmisille, jotka ovat vuorovaikutuksessa ympäristönsä kanssa.
Mikrobiologia on vasta alkamassa tieteenä. Tiedemiehet arvioivat, että noin 99 prosenttia maan päällä olevista mikrobeista ei ole vielä tutkittu. Tämä viittaa siihen, että tämän tieteen laajempi soveltaminen voi edelleen auttaa meitä ymmärtämään joitain elämän mysteereitä, jotka edelleen pelottavat meitä.