Mikrobi jsou sice malí a těžko viditelní, ale tvoří velké procento biologické rozmanitosti na Zemi. Žijí na planetě již 3,8 miliardy let ve srovnání s 200 000 lety u člověka a po většinu existence Země byli jedinou formou života kolem.

V podstatě se předpokládá, že veškerý dnešní život na Zemi, včetně stromů, ryb a lidí, se vyvinul z prvních mikrobů.

Termín „mikrob“ označuje bakterie, archea, jednobuněčné eukaryotické organismy, jako jsou améby, slizové plísně a parameciums, a podle některých širokých definic dokonce i viry. (O virech se vedou spory, protože jsou považovány za neživé organismy a nemohou se samy replikovat, ale obor mikrobiologie obvykle zahrnuje i studium virů). Většina mikrobů je jednobuněčná, což znamená, že každého jedince tvoří jedna buňka.

Nalézají se téměř všude na Zemi, v půdě, rostlinách, gejzírech, hlubinách oceánů, mrazivých mořích pod antarktickým ledem i v našich tělech. (V našich střevech byly nalezeny biliony bakterií.) Někteří mikrobi, tzv. extrémofilové, se vyskytují na místech, kde žádné jiné živé organismy nemohou přežít – ve vroucích horkých hydrotermálních průduších v oceánu a v horninách hluboko pod zemí.

Mohou být užiteční a/nebo škodliví pro ostatní živé organismy: bakterie jako Streptococcus nebo E. coli mohou infikovat a dokonce zabíjet člověka, květy řas mohou být toxické pro ryby a ochuzovat vodu o kyslík, ale jiné bakterie nám pomáhají trávit potravu a doplňovat živiny v půdě a některé mohou pomáhat čistit ropné skvrny.

Vědci neustále objevují nové druhy, rody, čeledi a řády mikrobů a není jim konec. Protože mikrobi existují tak dlouho, vyvíjejí se složitějším způsobem než mnohobuněčný život – mohou přenášet geny mezi druhy a z jednoho jedince na druhého, což člověk rozhodně nedokáže.

Poznání mikrobů má zásadní význam pro pochopení fungování ekosystémů, boje s nemocemi a vzniku a šíření infekčních chorob, jako je ptačí chřipka.