Mikroorganizmalar, çeşitli kriterlere göre farklı şekillerde sınıflandırılabilir: Oksijen ihtiyacına göre: aerob, anaerob, fakültatif anaerob, mikroaerofilik. Sıcaklık ihtiyacına göre: psikrofil, mezofil, termofil. Karbon kaynağına göre: ototrof, heterotrof. Enerji kaynağına göre: kemotrof, fototrof. Hidrojen/elektron kaynağına göre: litotrof, organotrof. Morfolojik özelliklere göre: yuvarlak (kok), çubuk (basil), sarmal (spirillium veya spiroket), pleomorfik. Ayrıca, mikroorganizmalar ökaryotlar ve prokaryotlar olarak iki ana gruba ayrılır. Mikroorganizmalar, bakteri, mantar, arkea, protist ve virüs gibi farklı türleri içerir.