微生物在地球生命體系中扮演著極其重要的角色，它們在生命的演化、生態系統的平衡以及人類的健康中發揮著關鍵作用。具體來說：
微生物是地球上最古老、最豐富的生命形式，在地球誕生的早期，它們是最早出現的生命形式，通過自我複製和變異推動了生命的多樣性和進化。
微生物參與了土壤形成、水體淨化、營養循環等重要過程，分解有機物質、氮固定和礦物質轉化，將能量和物質從一個生物體傳遞到另一個生物體，維持著生態系統的平衡。沒有微生物的參與，地球上的生態系統將陷入混亂和崩潰。
人體微生物群落，即微生物組，與人類的健康密切相關。它參與了食物消化、免疫調節、維生素合成等關鍵過程，對人類的身體功能和刺激免疫系統起著重要的調節作用。微生物組的失衡可能導致多種疾病的發生，如腸道炎症、過敏反應和心血管疾病等，因此維護良好的微生物組平衡對於人類的健康至關重要。
微生物在工業生產中也發揮著重要作用，如在食品工業中用於麵包發酵、釀酒、優酪乳製造等；在藥物生產中，一些微生物被用於生產抗生素、維生素、生態農藥等；在環保領域，一些微生物能夠降解塑膠、處理廢水廢氣等。
微生物是自然界中唯一的認知的固氮者，與動植物殘體降解者，位於常見生物鏈的首末兩端，完成碳、氮、硫、磷等生物質在大循環中的銜接。
微生物對地球上氣候的變化也起著重要作用，許多微生物直接參與了溫室氣體的排放或者吸收。