Η Μικροβιολογία (μικρός, βίος + λόγος) είναι επιμέρους κλάδος της επιστήμης της Βιολογίας, που ασχολείται με τη μελέτη των μικροοργανισμών, οι οποίοι μπορεί να είναι είτε μονοκύτταροι είτε μικροσκοπικοί πολυκύτταροι οργανισμοί.

Τα κύτταρα μπορεί να είναι ευκαρυωτικά (με πυρήνα) όπως οι μονοκύτταροι μύκητες και τα πρώτιστα, ή προκαρυωτικά (χωρίς σχηματισμένο πυρήνα) όπως τα βακτήρια και τα αρχαιοβακτήρια.

Αντικείμενο της Μικροβιολογίας είναι, επίσης, και οι ιοί.

Η Ιατρική ειδικότητα της Μικροβιολογίας (Medical Microbiology) αποτελεί εφαρμογή της Μικροβιολογίας στην Ιατρική και ασχολείται με την πρόληψη, τη διάγνωση και τη θεραπεία ασθενειών του ανθρώπου που οφείλονται σε παθογόνους μικροοργανισμούς.

Πρέπει να επισημανθεί πάντως ότι τα μικρόβια που πλήττουν τον άνθρωπο αποτελούν ένα μικρό μέρος του συνόλου των διαφορετικών μικροβίων.

Έτσι, η Μικροβιολογία, ως κλάδος της Βιολογίας, μελετά τα μικρόβια όχι μονάχα συναρτήσει της ανθρώπινης υγείας, αλλά και ως αναπόσπαστο μέρος βοτανικών (Plant Microbiology), ζωολογικών και οικολογικών (Microbial Ecology) συστημάτων.

Η Μικροβιολογία ασχολείται με τις ιδιότητες των τεσσάρων μεγάλων ομάδων μικροβίων.