微生物学的主要研究方向有：资源与应用微生物学，病原微生物学，微生物发酵与代谢工程，生物防治微生物学，环境微生物学，真菌学，药物微生物学，微生物分子遗传与功能基因组学，海洋微生物学。
  
  微生物资源是地球上三大生物资源之一，微生物资源开发与利用具有重要的意义。许多高校已经把它作为一个独立的研究方向，并且也形成了各自的研究特色。
  
  病原微生物学的发展给人类疾病的治疗与控制带来了重大的贡献，也使人们开始重视该学科，中科院在这方面的研究比较领先。
  
  微生物发酵工程是采用化工技术手段,利用微生物的特定功能,为人类生产有用的产品,而微生物代谢工程则是通过DNA重组技术和遗传学手段对细胞进行基因操作,改变微生物原有的代谢或调节系统,实现目的产物代谢活性的提高。
  
  微生物防治是利用微生物及其代谢产物防治植物病原体和害虫的方法。
  
  随着人类社会的高速发展，环境污染日益严重，微生物作为一种新型的污染处理材料的研究也越来越普及，并且带来了很好的效果。环境微生物学作为一门独立的学科已在各高校中发展起来。
  
  真菌学是研究真菌形态、分类、生理、生态、发育和遗传的科学。它的基本任务是揭示真菌生存和发展的规律，进而获得利用、控制和改造真菌的知识和技能。
  
  药物微生物学是利用微生物进行药物研究、生产和制剂的综合性应用技术科学。研究内容包括微生物制药用菌的选育，发酵以及产品的分离和纯化工艺等。
  
  该学科是近些年发展起来的，但在高校中已经形成了比较成熟的研究方向。
  
  海洋微生物作为一类重要的生物资源越来越受到各国研究学者的重视，高校中也纷纷开始研究。