Mikrobiyolojinin temel konuları şunlardır: Mikroorganizmaların tanımlanması ve kendine özgü özelliklerinin belirlenmesi. Mikroorganizmaların morfolojileri, fizyolojileri, çoğalma şekli ve aşamaları. Taksonomi (sınıflandırma) ve genetik yapılarının araştırılması. Diğer bilimlerle olan ilişkileri, insan ve diğer canlılar için önemi. Yaşam için yararlı ve zararlı olan etkileri (çevre, insan, hayvan, su ve hava için); yol açtıkları fiziksel ve kimyasal değişimler. Mikrobiyolojinin bazı alt dalları: Bakteriyoloji: Bakterileri inceler. Mikoloji: Maya ve küfleri (mantarları) inceler. Viroloji: Virüsleri inceler. Parazitoloji: Parazitlerin yaşamını ve hastalık yapıcı özelliklerini inceler. Ayrıca, tıbbi mikrobiyoloji, gıda mikrobiyolojisi, su mikrobiyolojisi, endüstriyel mikrobiyoloji gibi uygulama alanları da vardır.