当代微生物学的发展趋势，一方面是由于分子生物学新技术不断出现，使得微生物学研究得以迅速向纵深发展，已从细胞水平、酶学水平逐渐进入到基因水平、分子水平和后基因组水平。另一方面是大大拓宽了微生物学的宏观研究领域，与其他生命科学和技术、其他学科交叉、综合形成许多新的学科发展点甚至孕育新的分支学科。近 20 ～ 30 年来，微生物学研究中分子生物技术与方法的运用，已使微生物学迅速丰富着新理论、新发现、新技术和新成果。 C. Woese 1977 年提出并建立了细菌（ bacteria ）、古菌 (archaea) 和真核生物（ eucarya ）并列的生命三域的理论，揭示了古细菌在生物系统发育中的地位，创立了利用分子生物学技术进行在分子和基因水平上进行分类鉴定的理论与技术。微生物细胞结构与功能、生理生化与遗传学研究的结合，已经进入到基因和分子水平，即在基因和分子水平上研究了微生物分化的基因调控，分子信号物质及其作用机制，生物大分子物质装配成细胞器过程的基因调控，催化各种生理生化反应的酶的基因及其组成、表达和调控，阐明了蛋白质生物合成机制，建立了酶生物合成和活性调节模式，探查了许多核酸序列，构建了 100 多种微生物的基因核酸序列图谱。如大肠杆菌（ Escheriachia coli ）的基因图谱早已绘出， 1/3 多的基因产物已完成了生化研究， 80 ％的代谢途径已有了解，染色体复制模式及调控方式已基本阐明，对许多操纵子的主要特征已有描述，对大肠杆菌细胞高分子的合成已探明，并可以在试管中模拟，即进入了后基因组时期。对固氮酶合成基因及其活性已构建了调节模式，并在基因和分子水平上揭示了根瘤菌 — 豆科植物共生固氮体系中根瘤菌和豆科植物相互识别、共建有效根瘤及其调节。 DNA 重组技术的出现为构建具有特殊功能的基因工程菌提供了令人兴奋的成果和良好的前景，已实现了利用基因工程微生物大量生产人工胰岛素、干扰素和生长素等贵重药物，形成了一个崭新的生物技术产业。目前正有许多研究利用 DNA 重组技术改良和创建微生物新品种。
微生物生态学的研究不仅拓宽了原有的土壤、污水、水域、地矿等环境并进入了宇宙空间和深入到微生物赖以生存的为环境，而且极大地关注了极端环境下的微生物生命活动，阐明了这些极端环境微生物具备的其他生物所没有的性状，形成了一个生命科学中的崭新领域，为生命的起源、进化和系统发育的探索和阐明提供了大量有用的证据，也极大的丰富了自然界微生物种的多样性。微生物作为环境污染物的 “ 清道夫 ” 和污染受损环境的生物修复者，它们对于部分污染物尤其是含芳香环的难降解物的分解和降解，也已从质粒、降解酶基因水平上加以阐明。
微生物学的研究将日益重视微生物特有的生命现象。如极端环境中的生存能力，特异的代谢途径和功能，化能营养、厌氧生活、生物固氮，不放氧光合作用等，对于这些生命过程中物质和能量运动基本规律的阐明将会给人们展示一个诱人的应用前景。由于微生物具有独特和高效的生物转化能力和产生多种多样的有用的代谢产物，为人类的生存和社会的发展进步创造难以估量的财富，因此发展和促进微生物生物技术的应用即微生物产业化，如微生物疫苗、微生物药品制剂、微生物食品、微生物保健品、可降解性微生物制品，等等，将是世界性的生物科学热点，会得到极大的发展。
