Mikrobiolojia (kutoka maneno ya Kigirikiμῑκρος, mīkros, "ndogo"; βίος, bios, "uhai"; na λογία, logia, "elimu") ni fani inayochunguza vidubini vyenye seli moja, nyingi au visivyo nayo kabisa. Mikrobiolojia ina matawi yake, yakiwemo virolojia, mukolojia, parasitolojia na bakteriolojia. Bakteria ziligunduliwa mara ya kwanza na Antonie van Leeuwenhoek mwaka wa 1676, kwa kutumia darubini ya lensi moja ya muundo wake mwenyewe. Aliziita "animalcules" na alichapisha habari za utafiti wake kwenye msururu wa barua kwa Shirika la Muungano wa Mfalme. Jina bacteriam lililetwa miaka mingi baadaye, na Christian Gottfried Ehrenberg katika mwaka wa 1838. Mwaka 1859 Louis Pasteur alionyesha kuwa mchakato wa kuchachusha unasababishwa na ukuaji wa vijiumbe, na kwamba ukuaji huu si wa kizazi cha kujianzia. (Hamira na kuvu, ambazo kwa kawaida zinahusishwa na uchachushaji, si bakteria, ila ukungu.) Pamoja na mwenzake, Robert Koch, Pasteur alikuwa wa kwanza kuitetea nadharia ya kijidudu ya ugonjwa. Robert Koch alikuwa mwanzilishi wa taaluma ya uuguzi wa mikrobiolojia na alishughulikia kipindupindu, kimeta na kifua kikuu.