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微生物和动植物一样具有生物最基本的特征，即新陈代谢，有其生命周期，还有其自身的特点：
微生物很小，肉眼不能直接观察，衡量它的大小都用微米（μm）、纳米（nm）计。每个细菌的重量只有1×10 －9 ～1×10 －10 mg，即大约10亿个菌的质量总和才有1mg，这样小的个体，随处都是它们的藏身之地。
微生物的结构非常简单。大多数微生物为单细胞，只有少数为简单的多细胞，有的甚至还不具备完整的细胞结构。
代谢旺盛和繁殖快是微生物最重要的特点之一。因为单个细胞其生命周期是有限的，不会保持很长时间，而代谢旺盛和繁殖快速能使微生物很快就发展成为一个种群。以细菌为例，通常每20～30min即可分裂1次，繁殖1代，其数目比原来增加1倍。按一个细菌每20min分裂1次，而且每个克隆子细胞都具有同样的繁殖能力，那么1h后就是8个，2h后就是64个，24h后，就是一个很庞大的数量。
微生物的研究比动植物晚很多，加之微生物物种的鉴定工作及相关标准等问题相当复杂，所以，目前确定的微生物种数仅有10万多种。随着科技的发展，将来肯定会有更多的微生物被发现和利用。
微生物的分布也极其广泛，有动植物生存的地方都有它们存在，没有动植物生存的地方，也有它的踪迹。万米以上的高空，几千米以下的海底，90℃以上的温泉，冰冷的南极和北极，沙漠以及动植物组织内部等处都有微生物存在。
微生物对环境条件及“极端环境”具有惊人的适应性，是动植物所无法比拟的。有些微生物体外附着一个保护层，如荚膜等，一是可作为营养，二是抵御吞噬细胞对它的吞噬。细菌的休眠体芽孢、放线菌的分生孢子和真菌孢子都有比繁殖体大得多的对外界抵抗力，这些芽孢和孢子一般都能存活数月、数年甚至数十年。一些极端微生物都有相应特殊结构蛋白质、酶和其他物质，使其适应于恶劣环境，使物种能延续。
虽然微生物的变异频率不高，但由于时代短和子代数量大，可在短时间内产生大量变异的后代。变异的表现涉及结构、形态、抗性、代谢产物的种类和产量，等等。
土壤是现已发现的微生物的基质大本营。1g肥土含几十亿个微生物，几乎成了微生物的天下，从简单的无机物到复杂的有机物，都有能利用的微生物种类。有些物质如纤维素、塑料等不能被其他生物利用，但有些微生物就可以利用它们。这反映了微生物对物质利用的多样性和广泛性，也使得微生物的培养变得容易。
微生物这一特点有利于人类对自然界进行综合利用，变废为宝，为人类创造更多的财富。
微生物因为个体微小，繁殖又快，观察和研究常以其群体为对象，而且必须从众多而复杂的混合菌中分离出来，变成纯培养物。这样，无菌技术、分离、纯化、培养技术、显微观察技术以及杀菌技术就是微生物学必备的基本技术，没有这些技术就无从着手。又由于表面积和体积的比值大，与外界环境的接触面大，因而受环境影响也大。一旦环境变化，不适于微生物生长时，很多微生物就会死亡，只有少数个体发生变异而存活下来。人们正是利用微生物这个特点，根据需要实施对菌种的人工诱变，再进行筛选，最终得到目的菌。