经典的分离办法是通过克隆，将扩增的DNA片段插入到细菌质粒上实现的。较新的方法包括变性梯度凝胶电泳(DGGE)，可以更快地得到结果。分子生态学的发展也和DNA芯片的使用紧密相关，该技术可以高通量检测环境中的特定生物或基因。分子生态学中可以使用很多基因进行研究，在分类学角度，最常应用的基因是核糖体小亚基RNA(SSU rRNA)。而功能性基因的研究有助于判断微生物在该环境中的活动。微生物生态学中和分子技术相关的一个重要问题就是，这些生物以主动（进行正常代谢和繁殖）还是被动（静息休眠）的方式存在。这