• Kích thước rất nhỏ bé. Kích thước vi sinh vật thường được đo bằng micromet.
• Hấp thu nhiều, chuyển hóa nhanh. Vi khuẩn lactic (Lactobacillus) trong 1 giờ có thể phân giải một lượng đường lactose nặng hơn 1000 - 10 000 lần khối lượng của chúng.
• Sinh trưởng nhanh, phát triển mạnh. So với các sinh vật khác thì vi sinh vật có tốc độ sinh trưởng cực kì lớn.
• Năng lực thích ứng mạnh và dễ phát sinh biến dị.
• Phân bố rộng, chủng loại nhiều. Số lượng và chủng loại thay đổi theo thời gian. Vi sinh vật có ở khắp mọi nơi trên trái đất, ngay ở điều kiện khắc nghiệt nhất như ở nhiệt độ cao trong miệng núi lửa, nhiệt độ thấp ở Nam Cực, và áp suất lớn dưới đáy đại dương vẫn thấy sự có mặt của vi sinh vật. Vi sinh vật có khoảng trên 100 nghìn loài bao gồm 30 nghìn loài động vật nguyên sinh, 69 nghìn loài nấm, 1,2 nghìn loài vi tảo, 2,5 nghìn loài vi khuẩn lam, 1,5 nghìn loài vi khuẩn, 1,2 nghìn loài virut và rickettsia.

Do tính chất dễ phát sinh đột biến nên số lượng loài vi sinh vật tìm được ngày càng tăng, chẳng hạn về nấm trung bình mỗi năm lại được bổ sung thêm khoảng 1500 loài mới.