Trong các môi trường tự nhiên, vi sinh vật có mặt ở khắp nơi, trong các môi trường và điều kiện sinh thái rất đa dạng.

   - Trong đất: vi khuẩn, virut, xạ khuẩn, vi nấm, tảo, động vật nguyên sinh.

   - Trong nước: có các vi sinh vật sống trong đất, ngoài ra còn một số loại khác như Leptothrix thermalis (điều kiện nước có lượng sắt cao), hoặc vi khuẩn suối nước nóng, vi khuẩn lưu huỳnh,…

   - Trong không khí: vi khuẩn, virut, xạ khuẩn, nấm men, mấm mốc, …

   - Trong môi trường sinh vật: vi sinh vật sống ở đường ruột, khoang miệng,…