微生物学（びせいぶつがく、英 Microbiology）とは微生物を対象とする生物学の一分野。

微生物とは（真正）細菌、古細菌、原生生物、真菌類など、顕微鏡的大きさ以下の生物を指す。しかし、微生物学という用語を用いられる場合、主として原核生物（細菌、古細菌）をその対象とする場合が多い。また、ウイルスをその対象に含める場合もある。

主に生化学的な解析を行う。現在は地球科学的因子の一つとして微生物を含めた微生物生態学のようなラージスケールでの解析も行っている。