在自然界中微生物的种类很多。根据生物学系统的分类方法，我们一般可把微生物分为细菌（包括自养型菌和异养型菌）、真菌、螺旋体、霉形体、立克次氏体、衣原体和病毒八大类。
细菌
在微生物家族中，细菌在自然界中分布最广、数量最多，与人和自然的关系也最为密切。细菌都是以单个细胞形式存在，无细胞核。细菌很小，衡量它的单位是微米（千分之一毫米）。一个细菌一般只有一微米那么大，所以我们必须用显微镜把它们放大几千倍甚至几万倍才能看到它们。
细菌形态多样，但基本的形态有三种，即球状、杆状与螺旋状。据此我们可把细菌分为球菌、杆菌和螺旋菌三种。根据球菌分裂后排列成的形状情况，又可分为双球菌、链球菌、回联球菌、八叠球菌和葡萄球菌等。很多球菌存在于空气和人畜体内，多数为不致病菌，但也有一些可致病，如引起人肺炎的双球菌，引起人畜化脓炎症的链球菌和金黄色葡萄球菌等。
杆菌又可分为长直大杆菌、短杆菌、球杆菌、棒状杆菌和梭菌等。自然界中细菌多数是杆菌，杆菌中有许多是致病的，像炭疽杆菌、结核杆菌、坏死杆菌、沙门氏杆菌、丹毒杆菌、布氏杆菌、巴氏杆菌等，它们可引起烈性传染病，严重地危害人畜。梭菌是因为杆菌的菌体内形成一个比菌体直径大的芽孢，因而形成外形如织网的梭状。有的梭菌，则能产生强烈的外毒素，可引起人畜中毒，如破伤风梭菌能产生神经痉挛毒，引起人畜强直症；又如肉毒梭菌产生的肉毒素，是现已知的毒物中最毒的一种，1毫克毒素能致死109只小白鼠，也可使几十万人死亡。
螺旋菌又可分为弧菌和螺菌。菌体只有一个弯曲度的一类细菌是弧菌。这类细菌中，我们熟悉的如人霍乱弧菌就是。螺菌是数次旋转呈螺旋形的，如人畜中的一种致病菌——空肠结肠弯杆菌就是螺菌。
细菌的结构有基本结构和特殊结构两种。基本结构包含细胞壁、细胞膜和细胞质及少量的细胞器，没有细胞核，核内的遗传物质均分散在细胞浆中。
有些细菌有特殊结构，如黄膜、鞭毛、菌毛和芽孢。黄膜是细菌胞壁外的一层滑液样物质，在白细胞捕捉细菌的时候，细菌依靠黄膜逃逸。鞭毛是细菌长出的长长的尾巴或长毛，它可以摆动，细菌借此可以运动。菌毛是细菌周身长的一层细的绒毛，通过这些菌毛可以黏附在寄生物表面。芽孢是有的细菌在条件恶劣的情况下，菌体发生浓缩、外壳变厚所形成的一种小体，它可以帮助细菌躲过难关，并在条件适宜时重新长成菌体。
细菌的生命活动：细菌作为一个独立的生命体，它时刻进行着新陈代谢，与周围环境进行物质交换，合成菌体组成成分，分解一些物质，获得能量。在新陈代谢的同时，细菌也进行着生长和繁殖。这些都是一些生物化学反应的过程。在这些过程中，需要各种酶（生物化学反应的催化剂，是一种蛋白质）参与，不同的细菌有不同的酶系统，因此鉴别细菌就靠鉴别其所含有的酶。
细菌与外界环境间的物质交换很迅速，生长很快。一般细菌只要十几分钟到几分钟就可完成一个世代，它们繁殖的方式是二分裂法，即一个变二个、二个变四个、四个变八个，如此，一个细菌在合适的条件下培养24小时后，可以达到万亿亿个（1020）细菌。从一个细菌起，在这短短的24小时所进行的物质交换可达1017千克以上。可见细菌的代谢和繁殖是多么的神速。
细菌的营养类型：自然界中细菌的种类非常多。所有的腐生性细菌和寄生性细菌都在生态系统中起分解作用，即分解有机物，使有机物还原为矿物态的无机物，供植物利用。它们分解动植物的尸体、分泌物和排泄物，分解食物残渣，甚至分解活的机体，让有机物质变成无机物质，使地球上有限的物质资源能周而复始循环运转着，而不致枯竭。这类起分解作用的细菌我们叫它们为异养菌。但除异养菌外在自然界中还存在种类和数量繁多的自养菌，这些细菌有的能氧化无机物，像硝化细菌、硫化细菌和氢细菌，它们通过氧化无机物质获得能量，利用这些能量再同化CO2，合成菌体所需的成分。有些细菌菌体中具有光合色素，它们能像绿色植物一样直接利用光进行光合作用，合成有机物。如绿硫细菌、紫色细菌和蓝细菌等。这些类型的细菌，很多在其生长过程中不需要有机物，有机物存在反而会抑制它们生长。
自然界中存在的细菌在自然界的物质转化中起着不可缺少的作用，它们多数是对我们有利的。由于这些细菌的存在，使自然界的N、C、S等许多元素及其所组成的物质处于循环往复的转化中，同时由于这些细菌的存在改善了土壤的成分和结构。这对我们来说是很有意义的，因为动植物都直接或间接地从土壤中汲取养分。当然，在自然界中还存在着一小部分致病性细菌，它们能引起各种动植物病害，有的甚至造成灾难，所以说细菌既是人类的朋友，也是人类的敌人。
真菌
真菌在自然界中分布很广，种类繁多，现已发现的真菌有十万多种。它们包括单细胞真菌——酵母菌、丝状真菌——霉菌和大型真菌。
真菌与微生物家族中的其他成员有很大的差别。首先它跟高等生物一样，是真核型的，即有完整的细胞核及细胞中有各种各样的细胞器。其次许多真菌我们肉眼可见，如梅雨天，许多东西长霉，可看到毛绒绒的苗丝；我们平常吃的蘑菇、香菇、药用的灵芝、冬虫夏草等；还有的蕈类子实体直径可达1米左右，它们也都属于真菌。这些都是我们可用肉眼看见，把它们当作微生物似乎不妥。但它们在生物特性上与高等生物存在很大差别，它们又的确属于微生物。
酵母菌
提起酵母菌我们大家都比较熟悉，做馒头、面包、酿造啤酒等都要利用它发酵。酵母菌是分属不同种群的单细胞真菌的一个总称。酵母菌多数是单细胞的，形状因种而异，但基本形状为球形、卵圆形和圆柱形。有些酵母在无性繁殖过程中子细胞与母细胞不分离而连成丝状，如热带假丝酵母。酵母菌细胞大小，由于种类不同，差别很大，酵母菌一般长2～3微米，有些则长达50微米，宽度通常在1～10微米。酵母菌在培养基质上生长情况与细菌相似。酵母菌的结构与高等生物的细胞相似，含有细胞壁、细胞膜、细胞质和细胞核及各种细胞器，如线粒体、肉质网、核糖体等。
酵母的繁殖方式有有性繁殖和无性繁殖两种，而以无性繁殖为主。无性繁殖又分芽殖和裂殖，前者在母细胞表面，向外突出形成一个小芽，最后芽体脱落，形成新个体，多数酵母以这种形式产生子代。而后者像细菌一样，母细胞一分为二，形成二个新个体。
丝状真菌
大多数真菌都是由有分枝的菌丝组成的，纵横交错的菌丝组成菌丝体，而有的在此基础上再形成各种形状的子实体。菌丝分为无隔菌丝和有隔菌丝两类。无隔菌丝整条菌丝也就是一个多核的单细胞，中间没有横隔膜，菌丝在生长过程中只有细胞核在分裂和原生质在增长，而细胞数目没有增加。有隔菌丝在菌丝中则有横隔膜隔开，每一隔为一个细胞，因而，有隔菌丝为一个多细胞体，在菌丝生长过程中，每个细胞也随之分裂，因而细胞数在增加。
丝状真菌的菌丝直径在3～10微米左右。菌丝细胞是由细胞壁、细胞质、细胞膜和细胞核及细胞器组成的。丝状真菌的菌丝体，虽不像高等植物一样有根、茎、叶的分化，但其菌丝还是有功能分化的。有生长在固体基质中的，可以摄取营养的营养菌丝；还有的菌丝伸展在空气中，向上生长，故叫做气生菌丝；气生菌丝生长到一定阶段，顶部的菌丝成熟分化成繁殖器官，在其顶端可产生孢子，这段菌丝就叫繁殖菌丝。
丝状真菌分为霉菌和大型真菌。
我们平常看到东西发霉的现象，都是由霉菌这类微生物引起的。在基质上长成绒毛状、棉絮状或蜘蛛网状的丝状真菌总称为霉菌。霉菌的繁殖方式有有性和无性繁殖两种，它们多数都以产生孢子的形式进行繁殖。霉菌的种类很多，常见的霉菌有：根霉、毛霉、脉孢菌、曲霉和青霉。
根霉在自然界中分布很广，常出现在淀粉食品上，引起食品霉变。酿酒工业常用根霉作为糖化菌。根霉在工业上也常用来生产各种有机酸。
毛霉主要存在于土壤、堆肥、蔬菜、水果及各种富含淀粉的食品上。毛霉分解蛋白的能力很强，常用于制作豆腐乳。工业上用毛霉生产淀粉酶和柠檬酸等。
脉孢菌又称链孢菌，是遗传和生化研究的良好材料，有些会造成食品腐败。由于脉孢菌含有丰富的蛋白质和维生素，常用于工业发酵及饲料制作。
曲霉分布也很广泛，在空气、土壤、谷物及各种粮食作物下脚料和废料中都有它的存在，曲霉在发酵工业、食品工业、医药工业上常用来酿酒、制醋、生产有机酸和酶制剂。而有的曲霉，在代谢过程中会产生毒素，引起动植物致病，如产生一种可引起肝癌及急性中毒致死的强毒素——黄曲霉毒素。
青霉菌种类很多，在自然界中分布极广，利用它们可以产生有机酸及生产青霉素等抗生素，所以在工业上有很高的经济价值。还有许多分解能力很强的青霉菌，可以导致植物病害及引起水果腐烂。
大型真菌个体很大，这些真菌除形成菌丝体外，在一定条件下，还能形成子实体。我们看到的像伞状、蛋状或云朵状的香菇、蘑菇及灵芝这些都是子实体。它们包括食用菌和药用菌。食用菌大多含有较多的蛋白质和氨基酸及许多维生素，是很好的食物资源和保健用品。药用菌含有一些多糖类物质，可以用来抗癌等。
放线菌
放线菌广泛分布于土壤、堆肥、河底、湖底的淤泥之中。它是一类介于细菌和真菌之间的原核型微生物，它们以孢子或菌丝的形式存在于大自然中，每克土中含有数万至数百万个放线菌孢子，在中性和偏碱性的沃土中含量更高，土壤特有的土腥味就是由放线菌代谢产物所形成的。
放线菌
放线菌的菌体由菌丝组成，其菌丝很细，直径一般在0.5～1微米之间，与细菌直径相仿，多数菌丝没有中隔，许多菌丝组成菌丝体。放线菌菌丝细胞结构也由细胞壁、细胞膜和细胞质构成，有核质却无核膜。虽然放线菌的菌丝断裂能生出新个体，但主要仍靠产生孢子来繁殖后代。孢子在适宜的条件下膨大，长出数根芽管，由此长出菌丝。菌丝生长以后，生长分化形成营养菌丝、气生菌丝和繁殖菌丝。
放线菌大多数为腐生菌，少数能寄生于动植物体而致病，此外放线菌能使水和食物变味，有的能使棉毛、纸张等霉坏。在工业上，放线菌主要用来生产各种抗生素，目前世界上已发现的抗生素达2000多种，而其中有近60％是放线菌产生的。
螺旋体
螺旋体是一类单细胞原核型微生物，细长、柔软、弯曲。在列文虎克发明显微镜时螺旋体已被发现，并绘了图。但直到1835年，Ehremberg在水中发现这类具有特殊运动的微生物时才正式被命名为螺旋体。它虽没有细菌的鞭毛，但能像原生动物那样，进行屈曲和自由的运动，因而，它是介于细菌和原虫之间的一类微生物。
