微生物根据其进化水平和性状的差别可以分为原核微生物、真核微生物和非细胞微生物三大类群。其中原核微生物主要有细菌、蓝细菌、放线菌、支原体、立克次氏体和衣原体。
1.细菌
细菌是一类细胞细而短（直径约为0.5um，长度约为0.5-5um）、结构简单、细胞壁坚韧、以二等分裂方式繁殖和水生性较强的原核生物。
细菌结构十分简单，有球状、杆状和螺旋状三大类。其中以杆菌最为常见，球菌次之，而螺旋状的最少。
量度细菌大小的单位是um，亚细胞结构则要用nm。以E.coli为例，其细胞平均长度约为2um，宽度约为0.5um。而一个E.coli细胞的重量为10-12g，则大约个才能达到1mg。
通过革兰氏染色，几乎可以把所有的细菌分成革兰氏阳性菌与革兰氏阴性菌两个大类，因此它是分类鉴定菌种的重要指标。
革兰氏阳性菌革兰氏阴性菌2.放线菌
放线菌是一类呈菌丝状生长、主要以孢子繁殖和陆生性强的原核微生物。由于它与细菌十分接近，加上至今发现的五六十属放线菌都呈革兰氏阳性，因此也可以认为放线菌是一类呈丝状生长、以孢子繁殖的革兰氏阳性菌。放线菌一般分布在含水量较低、有机物丰富和呈碱性的土壤中。为泥土所特有的泥腥味，主要是由放线菌产生的。据研究，在每克土壤中，放线菌的孢子数一般在10-7左右。
放线菌基本结构放线菌微观图片放线菌与人类的关系十分密切，常用的抗生素除青霉素和头孢霉素类外，绝大多数都是放线菌的产物。在年统计的种抗生素中，有种为各种放线菌产生（约占总数的61.7%），链霉菌属又占放线菌中的首位（约87.5%）。
3.蓝细菌
蓝细菌在过去曾一直被作为蓝藻或蓝绿藻，这是因为当时还没能把生物区分为真核生物和原核生物。这是一类含有叶绿素a、具有放氧性光合作用的原核生物。蓝细菌与真核藻类最大的区别，在于它无叶绿体，无真核，有70S核糖体，细胞壁中含有肽聚糖，因而对青霉素和溶菌酶十分敏感。
蓝细菌广泛的分布在河流、沼泽和海洋等水体中，也可以和各类植物共生，具有对不良环境的高度抵抗力和普遍的固氮能力，因此可以在贫瘠的沙滩和荒原上找到它们，并有先锋生物的美称。
4.支原体、立克次氏体和衣原体
支原体是一类无细胞壁的原核生物，也是整个生物界中能找到的最小型独立营养生物。细胞呈革兰氏阴性反应，直径一般在nm左右；由于缺少细胞壁，使其细胞多形易变，对渗透压敏感，对表面活性剂和醇类敏感，以及对抑制细胞壁合成的青霉素等抗生素不敏感。一般来说，支原体与人类的关系是害大于利的。许多支原体可引起动植物和人患病，一些腐生支原体分布在污水和土壤中。
立克次氏体是一类只能寄生在真核细胞内的革兰氏阴性原核生物。与支原体的主要区别是有细胞壁但不能独立生活。细胞形态多变，有细胞壁呈革兰氏阴性反应，在真核细胞内专性寄生，对青霉素、四环素等抗生素敏感，对热敏感，一般在56℃以上经过30分钟即可杀死。
衣原体是一类在真核细胞内营专性能量寄生的小型革兰氏阴性原核生物。衣原体有一个特殊的生活史：具有感染力的个体称为原体，它是一种不能运动的球状细胞，有坚韧的细胞壁。在宿主细胞内，原体逐渐伸长，形成无感染力的个体，称作始体，四十一中薄壁的球状细胞，形体较大，可以通过二等分裂产生分化成较小而壁厚的感染性原体。一旦宿主细胞破裂，原体又可以重新感染新的细胞。