微生物學的研究對象是各類微小生物。微生物學(microbiology)是研究微生物及其生命活動規律的科學。在一定條件下，各類微生物的形態結構、生理生化、遺傳變異及其進化、分類等生命活動以及與其他生物之間、與外界環境理化因素之間的相互關係，都表現出一定的規律性。微生物學的任務，就是揭示微生物生命活動的規律，更好地發掘、利用和保護有益微生物，控制和改造有害微生物，為人類社會做貢獻。
長期以來，人類與微生物朝夕相處，密不可分。在沒有發明顯微鏡、沒有看到微小生物的個體前，古代勞動人民就已經在生活生產中積累了豐富的利用微生物的經驗。
人類很早就知道，採摘後的野果存放一段時間後會有酒味，進入定居的農業社會後不久，人類即開始利用剩餘的穀物釀酒。原始人的啤酒生產，大約在9000年前就已開始了，我國先民釀酒的歷史可以追溯到七、八千年前的新石器文化時代。我國醬油、食醋和醬醃菜的生產歷史約有3000多年，鹽醃、糖漬、煙燻、風乾等保存食物的方法，就是防止食物因微生物生長繁殖而腐爛變質的有效措施。
在利用食用、藥用真菌方面，我國勞動人民也做出了許多創造性發明。我國早在周朝書籍之中就記載了菌類的歷史。據《神農本草經》記載，經常食用某些菇類，可以“輕身不老延年”；宋代以來，茯苓已作為一種土特產遠銷海外。
遠在公元前五世紀，我國名醫扁鵲主張傳染病應防重於治。公元前556年，就已經知道驅逐狂犬是預防傳染病的有效方法。公元二世紀，張仲景提出“禁食病死的獸肉和不清潔的食物”。這一時期人們對微生物是“知其然不知其所以然”，對微生物還沒有具體的認識。
人的肉眼分辨率最小隻能達到0.1 mm，而微生物一般都遠遠小於0.1 mm。長期以來，由於受技術條件的限制，人們難於觀察到微生物的個體。技術進步往往對科學的發展產生巨大的推動作用。
直到17世紀中期荷蘭商人安東·列文虎克（Antony van Leeuwenhoek，1632～1723）才用自制的單透鏡顯微鏡第一次觀察到細菌，他當時稱之為“微動物（animal-clues）”，這一事件標誌著微生物學的誕生。他雖然不是一個專業的微生物研究者，但對科學知識有著濃厚的興趣。他用上等玻璃磨製出一個直徑只有3mm，卻能將物體放大200倍的鏡片。他利用自制顯微鏡觀察血液、黃油、腐敗物等物質，於1675年第一次觀察到原生動物。列文虎克一生致力於觀察、研究和描述微生物，共發表論文420篇，其中《列文虎克發現的自然界的秘密》是人類關於微生物研究的最早專著。由於他的劃時代貢獻，1680年被選為英國皇家學會會員。
今天，人們把列文虎克看成是微生物學的開山鼻祖，他所揭示的多姿多彩的微生物世界吸引著世界各國學者去研究、探索，推動了微生物學的建立和發展。在隨後的三百多年裡，顯微鏡的製造技術不斷提高，對微小生命體的探索界限不斷延伸。
列文虎克發現微生物世界的200多年間，微生物學的研究基本上停留在形態描述和分門別類的階段。直到19世紀中期，以法國的巴斯德（Louis Pasteur，1822-1895）和德國的柯赫（Robert Koch，1843-1910）為代表的科學家才將微生物的研究從形態描述推進到生理學研究，揭露了人類疾病和腐敗發酵的原因，開闢了醫學和工業微生物分類學科。巴斯德和柯赫被公認為微生物學的奠基人。
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