Mikroorganismus (mikrob) je jen mikroskopicky (popř. pouze elektronmikroskopicky) pozorovatelný organismus.
Mezi mikroorganismy se řadí převážně prokaryota (bakterie, archebakterie), patří k nim také např. plísně, kvasinky, prvoci, některé řasy a živočichové. Díky rozmanitosti metabolických drah, rychlosti rozmnožování a schopnosti dlouho přežívat nepříznivé podmínky se mikroorganismy vyskytují téměř všude. Mikroorganismy často tvoří kolonie, shluky, případně symbiotická společenstva s jinými organismy.
Některé druhy jsou původci lidských onemocnění. Zvláště nebezpečné jsou patogenní mikroorganismy ve formě mikrobiálních biofilmů.
Dle požadavků na molekulární kyslík se mikroorganismy dělí do několika skupin:
Mikroorganismy jsou např. stěžejní složkou edafonu (z hlediska hmotnosti i počtu). Tvoří tzv. mikroedafon (< 0,2 mm). Jsou to organismy autotrofní i heterotrofní:
Mikroorganismy žijící v půdě se účastní většiny pochodů přeměny organické hmoty a při biologickém zvětrávání i přeměny složky minerální. Pochody probíhají uvnitř těla mikroorganismů nebo působením enzymů mimo jejich tělo.
Studiem mikroorganismů se zabývá mikrobiologie dělící se na mnoho dílčích disciplín. Studiem využívání mikroorganismů se zabývá i biotechnologie.
Mikroorganismy se využívají v potravinářství a lihovarnictví, dále při kompostování, výrobě bioplynu, mechanicko-biologické úpravě odpadů i jinde.
Na Zemi převažují nekultivované, tedy nepopsané mikroorganismy. Doklady o tom, že dosud nekultivované mikroorganismy představují převládající organismy ve většině prostředí na Zemi podpořily vývoj metagenomiky.
Odhaduje se, že jen 1–2 % mikroorganismů lze kultivovat, o většině buď vůbec nevíme, nebo je neumíme kultivovat v laboratorních podmínkách. Předpokládá se také, že z mořské vody se zatím kultivovalo 0,001–1 % přítomných mikroorganismů, ze sladké vody 0,25 %, z půdy 0,3 % a zřejmě nejvíce (1–15 %) z aktivovaného kalu.