微生物根據其進化水平和性狀的差別可以分為原核微生物、真核微生物和非細胞微生物三大類群。其中原核微生物主要有細菌、藍細菌、放線菌、支原體、立克次氏體和衣原體。
1.細菌
細菌是一類細胞細而短（直徑約為0.5um，長度約為0.5-5um）、結構簡單、細胞壁堅韌、以二等分裂方式繁殖和水生性較強的原核生物。
細菌結構十分簡單，有球狀、杆狀和螺旋狀三大類。其中以桿菌最為常見，球菌次之，而螺旋狀的最少。
量度細菌大小的單位是um，亞細胞結構則要用nm。以E.coli為例，其細胞平均長度約為2um，寬度約為0.5um。而一個E.coli細胞的重量為10-12g，則大約109個才能達到1mg。
通過革蘭氏染色，幾乎可以把所有的細菌分成革蘭氏陽性菌與革蘭氏陰性菌兩個大類，因此它是分類鑑定菌種的重要指標。
革蘭氏陽性菌
革蘭氏陰性菌2.放線菌
放線菌是一類呈菌絲狀生長、主要以孢子繁殖和陸生性強的原核微生物。由於它與細菌十分接近，加上至今發現的五六十屬放線菌都呈革蘭氏陽性，因此也可以認為放線菌是一類呈絲狀生長、以孢子繁殖的革蘭氏陽性菌。放線菌一般分布在含水量較低、有機物豐富和呈鹼性的土壤中。為泥土所特有的"泥腥味"，主要是由放線菌產生的。據研究，在每克土壤中，放線菌的孢子數一般在10-7左右。
放線菌基本結構
放線菌微觀圖片放線菌與人類的關係十分密切，常用的抗生素除青黴素和頭孢黴素類外，絕大多數都是放線菌的產物。在1978年統計的5128種抗生素中，有3165種為各种放線菌產生（約佔總數的61.7%），鏈黴菌屬又佔放線菌中的首位（約87.5%）。
3.藍細菌
藍細菌在過去曾一直被作為藍藻或藍綠藻，這是因為當時還沒能把生物區分為真核生物和原核生物。這是一類含有葉綠素a、具有放氧性光合作用的原核生物。藍細菌與真核藻類最大的區別，在於它無葉綠體，無真核，有70S核糖體，細胞壁中含有肽聚糖，因而對青黴素和溶菌酶十分敏感。
藍細菌廣泛的分布在河流、沼澤和海洋等水體中，也可以和各類植物共生，具有對不良環境的高度抵抗力和普遍的固氮能力，因此可以在貧瘠的沙灘和荒原上找到它們，並有"先鋒生物"的美稱。
4.支原體、立克次氏體和衣原體
支原體是一類無細胞壁的原核生物，也是整個生物界中能找到的最小型獨立營養生物。細胞呈革蘭氏陰性反應，直徑一般在250nm左右；由於缺少細胞壁，使其細胞多形易變，對滲透壓敏感，對表面活性劑和醇類敏感，以及對抑制細胞壁合成的青黴素等抗生素不敏感。一般來說，支原體與人類的關係是害大於利的。許多支原體可引起動植物和人患病，一些腐生支原體分布在汙水和土壤中。
立克次氏體是一類只能寄生在真核細胞內的革蘭氏陰性原核生物。與支原體的主要區別是有細胞壁但不能獨立生活。細胞形態多變，有細胞壁呈革蘭氏陰性反應，在真核細胞內專性寄生，對青黴素、四環素等抗生素敏感，對熱敏感，一般在56℃以上經過30分鐘即可殺死。
衣原體是一類在真核細胞內營專性能量寄生的小型革蘭氏陰性原核生物。衣原體有一個特殊的生活史：具有感染力的個體稱為原體，它是一種不能運動的球狀細胞，有堅韌的細胞壁。在宿主細胞內，原體逐漸伸長，形成無感染力的個體，稱作始體，四十一中薄壁的球狀細胞，形體較大，可以通過二等分裂產生分化成較小而壁厚的感染性原體。一旦宿主細胞破裂，原體又可以重新感染新的細胞。