自从19世纪后期巴斯德在酿酒、蚕病及狂犬病疫苗方面发展了微生物生理学及其应用以来，由病原微生物改造制成的预防疾病的疫苗是微生物对人类最突出的贡献。迄今，天花是全球第一个、也是唯一被宣布为已消灭的疾病，这一成果应归功于疫苗的研制与应用。对比研究其他疾病所耗的资金与精力，人类利用微生物所取得的成绩可谓“短、平、快”。目前提出2000年前在全球范围消灭小儿麻痹症，进而消灭麻疹，这均是微生物所致的疾病。伴随产品的开发，疫苗产业已蓬勃发展并获得了高额利润。
   1929年弗莱明在进行细菌培养时，偶尔观察到青霉菌周围有明显的抑制金黄色葡萄球菌生长的“抑菌圈”，从而发现了青霉素，开创了抗生素研究的时代。直到1940年，弗罗里才获得了可供人体使用的青霉素纯品。此后，抗生素研究的热潮引发了对微生物代谢的研究，陆续出现了链霉素、红霉素、氯霉素、万古霉素等。至今，以研究微生物中抗生素有效基因及其基因族、基因模块（module）为核心的高科技药物产业，以及以研究微生物代谢为基础的发酵工业等已迅猛发展。微生物代谢产物的研究已超越了抗生素的范畴，成为发现新药物的源泉，现已发现多种抗肿瘤药物及免疫调节药物。
   基因工程的核心技术是基因重组与表达，而能准确切割基因的酶（限制性内切酶）和连接基因片段的酶（连接酶）的发现，为基因重组的操作提供了必要的前提条件。制作重组基因的载体和表达重组基因的受体也需要微生物，其中大肠杆菌就是我国目前生产重组干扰素和白细胞介素－2的工程菌。现已取代人血浆来源的重组乙型肝炎疫苗，就是用酵母菌表达与生产的。可见，在高科技产业中，微生物也功不可没。
   此外，应用微生物产物作为畜用添加剂，研究固氮菌及其质粒以促进农业生产，利用微生物处理垃圾及污水，用微生物处理废弃的化学武器等均是微生物在各个领域的贡献所在。
   由于微生物具有结构简单，基因组小，一般无内含子，多数为无性繁殖，可人工培养等特点。因此，作为分子生物学及相关基础生物学研究的材料，是一种良好的模式生物。DNA的双螺旋结构及碱基配对学说都是建立在病毒研究基础上的。对操纵子调控基因表达的模式及理论也是利用大肠杆菌研究而获得的。最早进行生物的基因组结构分析也是从病毒开始的。至于逆转录病毒的发现则被认为对生命起源的研究提供了重要资料。整个20世纪，共有57名诺贝尔奖金获得者进行的研究与微生物相关，由此可见微生物对生命科学的发展作出了巨大的贡献。