חקר יחסי הגומלין בין אורגניזמים וסביבות חי nonliving שלהם. אוכלוסיות מיקרוביאלית מסוגלים לסבול, לגדול תחת שונות לתנאי הסביבה, כולל בתי-גידול עם תנאים סביבתיים קיצוניים כגון מעיינות חמים, מלח, לאגמים ומסעות פתחי תרמי. מסוימים המיקרואורגניזמים, המכונה extremophiles, לגדול רק בתנאים בדרך כלל נחשב עוינות לחיים. Archaebacteria (חיידקים קדומים) יש extremophiles רבים אשר גדלים בטמפרטורות גבוהות, salinities גבוהה ו pH נמוך. הבנה גורמים סביבתיים שליטה מיקרוביאלית צמיחה הישרדות מציע הצצה אל ההתפלגות של אורגניזמים בטבע, מחקרים רבים שנעשו בנושא אקולוגיה מיקרוביאלית עוסקים בחינת התכונות גמישים המתירים שימר מיקרוביאלית לתפקד בפרט בתי גידול.