地球上微生物的诞生可以追溯到35亿年前，远早于人类的诞生。然而，人类与微生物却“相识”甚晚，自1676年荷兰人列文虎克(Antony van Leeuwenhoek)用自制的简单显微镜观察到细菌开始，仅短短的几百年，但这一发现为人类揭开了一个崭新的世界。
人类对微生物的利用远早于对其的科学认识
在列文虎克通过显微镜观察到细菌之前，其实人类早已开始了对微生物的利用，只是未从科学角度对微生物的形态、功能及作用机制进行描述。
早在上古时代，我国就已开始利用曲糵(发霉、发芽的谷粒)进行酿酒，但一直不知道曲糵的本质所在。考古学家在我国贾湖遗址的陶器沉积物中发现了酒石酸成分，经碳-14年代测定距今有9000多年，说明当时人们已经开始通过发酵酿造技术制作饮料，是目前世界上发现的最早与酒有关的实物资料。公元6世纪，贾思勰在《齐民要术》中明确记载了谷物制曲、酿酒、制酱、造醋、腌菜等利用微生物制作食品的方法。
除了食品制作外，我国人民很早就将微生物用于农业生产和医疗。春秋战国时期，劳动人民从生产实践中发现腐烂在田里的杂草可以使庄稼长得茂盛，于是开始用腐烂的野草和粪作为肥料;公元前1世纪，世界现存最早的农学著作《氾胜之书》曾提出，利用瓜类和小豆间作的种植方法来提高作物产量;《神农本草经》记载了白僵蚕(即感染白僵菌而僵死的家蚕幼虫)的功效与用法;《左传》也有关于用麦曲治疗腹泻病的记载;《医宗金鉴》则详细记载了种痘防治天花的方法。
西方国家也同样有利用微生物的历史，如公元前3000年左右，古埃及人就首先掌握了制作发酵面包、酿制果酒的技术。尽管当时人们通过日积月累的生活实践，已经学会巧妙地利用微生物来改善自己的生产和生活，但是他们并不知道这些方法的实质是微生物在发挥作用。
显微镜的发明让人类与微生物相识
除了在生产、生活实践中利用微生物外，人类也经受着各种微生物制造的威胁，如瘟疫等。但是，当时人们并不知道是微生物在其中“作怪”。尽管如此，一些科学家还是预见到了某种未知的实体在其中发挥了作用。1642年，明末清初传染病学家吴有性曾在其著作《瘟疫论》中提出传染病“乃天地间别有一种异气所感”，并指出“气即是物，物即是气”，对微生物的存在进行了较为粗浅的预见。
16世纪末，简易的显微镜在荷兰诞生，但当时人们并没有将其应用于科学研究中。直到17世纪80年代，列文虎克用其自制的可放大160倍的显微镜对雨水、污水、血液、腐败了的物质、牙垢等进行观察，发现了许多“活的小动物”。他利用显微镜持续地对这些“活的小动物”的具体形态进行了观察和详细描述，并将结果发表在《皇家学会哲学学报》，从此打开了人类对微生物研究的大门。列文虎克也成为世界上第一个观察到球形、杆状和螺旋形的细菌和原生动物的人。
在列文虎克之后，不少研究者也通过显微镜对微生物的形态等进行了研究，不断充实和扩大人类对微生物的认知。然而，在其后200年左右的时间里，人类对微生物的认识依旧停留在对其形态的描述上，对它们的生理活动、作用规律以及它们是如何影响人类健康和生产实践的仍一无所知。
对“自然发生说”的否定推动了微生物学科的发展
尽管列文虎克等科学家开启了微生物研究的大门，但千百年来普遍流行的“自然发生说”依旧盛行，并于18世纪和19世纪达到了顶峰。“自然发生说”认为，生物可以从无生命物质或有机物中自然发生，而不是通过上一代此类生物繁衍产生。
认识世界是科学( science)的根本任务，而改造世界则是技术(technology)的根本任务，两者是源与流的关系，密不可分，共同组成了 生产力 。那么，微生物学这门科学是何时、何地、何人，又是如何发展起来的呢？
（一）一个难以认识的微生物世界
人类对动、植物的认识，可以追溯到人类的出现。可是，对数量无比庞大、分布极其广泛并始终包围在人体内外的微生物却长期缺乏认识，其主要原因就是因为它们的个体过于微小、群体外貌不显、种间杂居混生以及形态与其作用的后果之间很难联系等。例如，称作 世纪瘟疫 的艾滋病，从感染病毒至发病一般要经过12～13年的潜伏期，若没有现代微生物学知识，谁会知道病人的死因就是由极其微小的人类免疫缺陷病毒( HIV)在作祟？又如，在发霉的花生、玉米等胚的附近，常易生长Aspergillus flavus（黄曲霉）一类会产生剧毒真菌毒素 黄曲霉毒素( aflatoxin)的霉菌，若经常食用这类霉变食物，就会诱发肝癌等疾病。同样，没有微生物学知识，人们无论如何也不会相信自己竟是被这类极不显眼的区区微生物所害。
由于上述认识微生物的4个障碍迟迟未能解决，因此人类在其长期的历史发展中，尽管也有自发地利用酵母菌等若干有益微生物的活动，但更多地还是被各种病原微生物所害，例如鼠疫（ 黑死病 ，历史上3次大流行曾杀死近2亿人口）、天花、疟疾、麻风、梅毒、肺结核（ 白疫 ）和流感的大流行等。直至今天，在全球范围内，不但传染病仍是死亡的因（1 997年全球达5 220万人），而且还面临着1日病卷土重来、新病不断出现（近20年来又出现30余种）的严峻形势。
