Savstarpējās attiecības starp mikroorganismiem un to dzīves un nonliving vides izpēti. Mikrobu populācijas ir spējīgs panest un augt ar dažādu vides apstākļiem, tostarp biotopus ar vides ekstremālos apstākļos, piemēram, hot springs, sāls ezeriem un dziļjūras siltuma ventilācijas atverēm. Daži mikroorganismi, sauc par extremophiles, augt tikai saskaņā ar nosacījumiem, kas parasti uzskata par naidīgu dzīvi. Archaebacteria (Archaea) ir daudz extremophiles, kas aug augstu temperatūru, augstu sāļumu tuvumā un zemu pH. Vides faktoru, kontrolējot mikrobu augšanas un izdzīvošanas piedāvā ieskatu mikroorganismu veidu sadalījumu un daudzi pētījumi mikrobu ekoloģiju interesē pārbaudot adaptīvā līdzekļi, kas ļauj īpaši mikrobu sugas darboties īpaši dzīvotņu izpratni.