微生物对环境条件尤其是恶劣的“极端环境”具有惊人的适应力,这是高等生物所无法比拟的.例如,多数细菌能耐0℃到－196℃的低温；在海洋深处的某些硫细菌可在250℃-300℃的高温条件下正常生长；一些嗜盐细菌甚至能在饱和盐水中正常生活；产芽孢细菌和真菌孢子在干燥条件下能保藏几十年、几百年甚至上千年.耐酸碱、耐缺氧、耐毒物、抗辐射、抗静水压等特性在微生物中也极为常见.
微生物个体微小,与外界环境的接触面积大,容易受到环境条件的影响而发生性状变化（变异）.尽管变异发生的机会只有百万分之一到百亿分之一,但由于微生物繁殖快,也可在短时间内产生大量变异的后代.正是由于这个特性,人们才能够按照自己的要求不断改良在生产上应用的微生物,如青霉素生产菌的发酵水平由每毫升20单位上升到近10万单位,利用变异和育种得到如此大幅度的产量提高,在动植物育种工作中简直是不可思议的.