Studie vzájemných vztahů mezi mikroorganismy a jejich živé a neživé prostředí. Mikrobiálních populací jsou schopni tolerovat a poroste podle měnící se podmínky prostředí, včetně stanovišť s extrémní podmínky prostředí, jako je například horké prameny, sůl, jezera a hlubinných tepelné průduchy. Některých mikroorganismů, které jsou označovány jako Extrémofilní, rostou pouze za podmínek, které jsou obvykle pokládány za nepřátelské k životu. Archaebacteria (ARCHEa) mají mnoho Extrémofilní, které vznikají při vysokých teplotách, vysoké salinities a nízké pH. Chápání environmentální faktory kontroly mikrobiální růst a přežívání nabízí vhled do distribuce mikroorganismů v přírodě, a mnoha studií na mikrobiální ekologie se týká posuzování adaptivní rysy, které povolují určité mikrobiální druhy fungovat zejména stanovišť.