微生物雖然個體小，結構簡單，但它們具有與高等生物相同的基本生物學特性。微生物種類多、數量大、分布廣、繁殖快、代謝能力強，是自然界中其他任何生物不可能比擬的，而且這些特性歸根結底是與微生物體積小，結構簡單有關。

2.1 代謝活力強 
    微生物體積小，有極大的表面積/體積比值，因而微生物能與環境之間迅速進行物質交換，吸收營養和排泄廢物，而且有最大的代謝速率。從單位重量來看，微生物的代謝強度比高等生物大幾千倍到幾萬倍。如發酵乳糖的細菌在1小時內可分解其自重1000~10000倍的乳糖；Candida utilis（產朊假絲酵母）合成蛋白質的能力比大豆強100倍，比食用公牛強10萬倍。 
    微生物的這個特性為它們的高速生長繁殖和產生大量代謝產物提供了充分的物質基礎，從而使微生物有可能更好的發揮“活的化工廠”的作用。人類對微生物的利用主要體現在它們的生物化學轉化能力。

2.2 繁殖快 
    微生物繁殖速度快，易培養，是其他生物不能比的。如Escherichia coli (大腸埃希氏菌，簡稱大腸桿菌)，其細胞在合適的生存條件下，每分裂一次的時間是12.5～20.0分。如按20分鐘分裂一次計，則每小時分裂3次，每晝夜可分裂72次，后代數為： 4722366500  萬億個（重約  4722噸），48小時為2.2×1043（約等于4000個地球之重）。 
    事實上，由于種種客觀條件的限制，細菌的指數分裂速度只能維持數小時，因而在液體培養中，細菌的濃度一般僅能達到每毫升108～109個左右。 
    微生物的這一特性在發酵工業上具有重要的實踐意義，主要體現在它的生產效率高、發酵周期短上。而且大多數微生物都能在常溫常壓下，利用簡單的營養物質生長，并在生長過程中積累代謝產物，不受季節限制，可因地制宜、就地取材，這就為開發微生物資源提供了有利的條件。如生產用做發面鮮酵母的Saccharmyces cerevisiae (釀酒酵母)，其繁殖速度不算太高（2小時分裂1次），但在單罐發酵時，幾乎每12小時即可收獲1次，每年可“收獲”數百次。這是其他任何農作物所不能達到的“復種指數”。這對緩和人類面臨的人口增長與食物供應矛盾也有著重大意義。另外微生物繁殖速度快的生物學特性對生物學基本理論的研究也帶來了極大的優越性——它使科學研究周期大大縮短、經費減少、效率提高。當然對于危害人、畜和植物等的病原微生物或使物品發生霉腐的霉腐微生物來說，它們的這個特性就會給人類帶來極大的麻煩甚至嚴重的禍害。因而需要認真對待。

 
2.3 種類多、分布廣
    微生物在自然界是一個十分龐雜的生物類群。迄今為止，我們所知道的微生物約有10萬種。它們具有各種生活方式和營養類型，它們中大多數是以有機物為營養物質，還有些是寄生類型。如微生物的生理代謝類型之多，是動、植物所不及的。分解地球上貯量最豐富的初級有機物——天然氣、石油、纖維素、木質素的能力，屬微生物專有；微生物有著多種產能方式，如細菌光合作用、嗜鹽菌紫膜的光合作用、自養細菌的化能合成作用、各種厭氧產能途徑；生物固氮作用；合成各種復雜有機物——次生代謝產物的能力；對復雜有機物分子的生物轉化能力；分解氰、酚、多氯聯苯等有毒物質的能力；抵抗熱、冷、酸、堿、高滲、高壓、高輻射劑量等極端環境能力；以及獨特的繁殖方式——病毒的復制增殖，等等。不同微生物可以有不同的代謝產物，如抗生素、酶類、氨基酸及有機酸等，還可以通過微生物的活動防止公害。自然界的物質循環是由各種微生物參與才得以完成的。
微生物在自然界的分布極為廣泛，土壤、水域、大氣，幾乎到處都有微生物的存在，特別是土壤是微生物的大本營。任意取一把土或一粒土，就是一個微生物世界，其中含有不同種類的微生物。可以這樣說，凡是有高等生物存在的地方，就有微生物存在，即使在極端的環境條件如高山、深海、冰川、沙漠等高等生物不能存在的地方，也有微生物存在。
    從微生物種類多、分布廣這一特性可以看出，微生物的資源是極其豐富的。可是據估計目前人類至多僅開發利用了已發現微生物種類的1%。因此，在生產實踐和生物學基本理論問題的研究中，利用微生物的前景是十分廣闊的。

2.4 適應性強、易變異
    微生物有極其靈活的適應性，這是高等動、植物所無法比擬的。 其原因主要是因為其體積小和面積大，即比表面積大。為了適應多變的環境條件，微生物在其長期的進化過程中就產生了許多靈活的代謝調控機制，并有種類很多的誘導酶（可占細胞蛋白質含量的10%）。    
 
微生物的個體一般都是單細胞、簡單多細胞或非細胞的。它們通常都是單倍體，加之它們具有繁殖快、數量多和與外界直接接觸等原因，即使其變異頻率十分低（一般為10-5～10-10），也可以在短時間內產生大量變異后代。最常見的變異形式是基因突變，它可以涉及到任何形狀，諸如形態構造、代謝途徑、生理類型以及代謝產物的質或量的變異等。
人們利用微生物易變異的特點進行菌種選育，可以在短時間內獲得優良菌種，提高產品質量。這在工業上已有許多成功的例子。但若保存不當，菌種的優良特性易發生退化，這種易變異的特點又是微生物應用中不可忽視的。
    由于微生物具有生物的一般特性，又具有其他生物所沒有的特點，因而微生物也成為了許多生物學基本問題研究最理想的實驗材料。