El estudio de las interrelaciones entre microorganismos y sus entornos de vida y vivientes. Poblaciones microbianas son capaces de tolerar y crecer en diversas condiciones ambientales, incluyendo el hábitat con condiciones ambientales extremas, como baños termales, sal lagos y aguas profundas respiraderos termales. Algunos microorganismos, contempladas como extremófilos, crecen sólo en condiciones generalmente consideradas hostiles a la vida. El archaebacteria (Archaea) tienen muchos extremófilos que crecen a altas temperaturas, alta salinidad y pH bajo. Entendimiento de los factores ambientales control microbiano crecimiento y supervivencia ofrece una visión sobre la distribución de microorganismos en la naturaleza, y muchos estudios en ecología microbiana se ocupan de examinar las características de adaptación que permitan determinada especie microbiana funcionando en particular hábitat.