Kích thước nhỏ bé: Mắt con người khó thấy được rõ những vật nhỏ hơn Imm. Vậy mà vi sinh vật thường được đo bằng micromet (um, micrometre), virut thường được đo bằng nanomet (nm, nanometre). 1 um = 10mm; 1 nm = 10°mm, 1A (angstrom) = 10 "mm. Vì vi sinh vật có kích thước nhỏ bé cho nên diện tích bề mặt của một tập đoàn vi sinh vật hết sức lớn. Chẳng hạn số lượng cầu khuẩn chiếm thể tích 1 cm" có diện tích bề mặt là 6m. Hấp thu nhiều, chuyển hóa nhanh: Vi sinh vật tuy nhỏ bé chất trong sinh giới nhưng năng lực hấp thu và chuyển hóa của chúng có thể vượt xa các sinh vật bậc cao. Nếu tính số ul 02 mà mỗi mg chất khô của cơ thể sinh vật tiêu hao trong 1 giờ (biểu thị là - Qo2) thì ở mô lá hoặc mổ rễ thực vật là 0, 5 - 4, ở tổ chức gan và thận động vật là 10 - 20, còn ở nấm men rượu (Sacharomyces cerevisiae) là 110, ở vi khuẩn thuộc chi Pseudomonas là 1200, ở vị khuẩn thuộc chi Azotobacter là 2000. Năng lực chuyển hóa sinh hóa mạnh mẽ của vi sinh vật dẫn đến những tác dụng hết sức lớn lao của chúng trong thiên nhiên cũng như trong hoạt động sống của con người. Sinh trưởng nhanh, phát triển mạnh: So với các sinh vật khác thì vi sinh vật có tốc độ sinh trường và sinh sôi nảy nở cực kỳ lớn. Vi khuẩn Escherichia coli trong các điều kiện thích hợp cứ khoảng 12 - 20 phút lại phân cắt một lần. Nếu lấy thời gian thế hệ (generation time) là 20 phút thì mỗi giờ phân cắt 3 lần, 24 giờ phân cắt 72 lần, từ một tế bào ban đầu sẽ sinh ra 4.722.366.500.000.000.000.000 tế bào (nặng 4711 tấn). Thời gian thế hệ của nấm men Saccharomyces cerevisiae là 120 phút. Khi nuôi cấy để thu nhận sinh khối (biomass) giàu protein phục vụ chăn nuôi người ta nhận thấy tốc độ sinh tổng hợp (biosynthesis) của nấm men này cao hơn của bộ tới 100.000 lần. Thời gian thế hệ của tảo Chlorella là 7 giờ, của vi khuẩn lam Nos toc là 23 giờ. Năng lực thích ứng mạnh và dễ phát sinh biến dị: Năng lực thích ứng của vi sinh vật vượt rất xa so với động vật và thực vật. Trong quá trình tiến hóa lâu dài vi sinh vật đã tạo cho mình những cơ chế điều hòa trao đổi chất để thích ứng được với những điều kiện sống rất bất lợi. Người ta nhận thấy số lượng enzim thích ứng chiếm tới 10% lượng chứa protein trong tế bào vi sinh vật. Sự thích ứng của vi sinh vật nhiều khi vượt quá trí tưởng tượng của con người. Phần lớn vi sinh vật có thể giữ nguyên sức sống ở nhiệt độ của nitơ lỏng (-196°C), thậm chí ở nhiệt độ của hydro lỏng (- 253°C). Một số vi sinh vật có thể sinh trưởng ở nhiệt độ 250°C, thậm chí 300°C. Một số vi sinh vật có thể thích nghi với nồng độ 32% NaCl Phân bố rộng, chủng loại nhiều: Vi sinh vật phân bố ở khắp mọi nơi trên trái đất. Chúng có mặt trên cơ thể người, động vật, thực vật, trong đất, trong nước, trong không khí, trên mọi đồ dùng, vật liệu, từ biển khơi đến núi cao, từ nước ngọt, nước ngầm cho đến nước biển.. Trong đường ruột của người thưởng có không dưới 100 - 400 loài sinh vật khác nhau, chúng chiếm tới 1/3 khối lượng khô của phân. Chiếm số lượng cao nhất trong đường ruột của người là vi khuẩn Bacteroides fragilis. Ở độ sâu 10.000 m của Đông Thái Bình Dương, nơi hoàn toàn tối tăm, lạnh lẽo và có áp suất rất cao người ta vẫn phát hiện thấy có khoảng 1 triệu - 10 tỉ vi khuẩn/ml (chủ yếu là vi khuẩn lưu huỳnh). Vi sinh vật có vai trò to lớn đối với hệ sinh thái cũng như đối với đời sống con người: Vi khuẩn và vỉ nấm là sinh vật phân giải các chất hữu cơ thành các chất vô cơ trong chu trình chuyển hóa vật chất của hệ sinh thái. Một số vi khuẩn, vi nấm cũng như một số động vật nguyên sinh là những tác nhân gây nhiều bệnh cho cây trồng, vật nuôi cũng như con người. Một số vi khuẩn và vi nấm phá huỷ lương thực thực phẩm, vật liệu xây dựng, kiến trúc, công nghiệp, mỹ thuật. Vi sinh vật mang lại lợi ích cho con người trong nhiều lĩnh vực công nghệ chế biến thực phẩm, dược phẩm, công nghệ sinh học và môi trường.
