微生物的分类依据：形态特征、生理生化特征、生态习性、血清学反应、噬菌反应、细胞壁成分、红外吸收光谱、GC含量、DNA杂合率、核糖体核糖酸（rRNA ）相关度、rRNA的碱基顺序。
形态特征
（1）个体形态 镜检细胞形状、大小、排列，革兰氏染色反应，运动性，鞭毛位置、数目，芽孢有无、形状和部位，荚膜，细胞内含物；放线菌和真菌的菌丝结构，孢子丝、孢子囊或孢子穗的形状和结构，孢子的形状、大小、颜色及表面特征等。
培养特征
1）在固体培养基平板上的菌落（colony）和斜面上的菌苔（lawn）性状（形状、光泽、透明度、颜色、质地等）；
2）在半固体培养基中穿刺接种培养的生长情况；
3）在液体培养基中混浊程度，液面有无菌膜、菌环，管底有无絮状沉淀，培养液颜色等。
生理生化特征
（1）能量代谢 利用光能还是化学能；
（2）对氧气的要求 专性好氧、微需氧、兼性厌氧及专性厌氧等；
（2）营养和代谢特性 所需碳源、氮源的种类，有无特殊营养需要，存在的酶的种类等。
生态习性
生长温度，酸碱度，嗜盐性，致病性，寄生、共生关系等。
血清学反应
用已知菌种、型或菌株制成抗血清，然后根据它们与待鉴定微生物是否发生特异性的血清学反应，来确定未知菌种、型或菌株。
噬菌反应
菌体的寄生有专一性，在有敏感菌的平板上产生噬菌斑，斑的形状和大小可作为鉴定的依据；在液体培养中，噬菌体的侵染液由混浊变为澄清。噬菌体寄生的专业性有差别，寄生范围广的谓多价噬菌体，能侵染同一属的多种细菌；单价噬菌体只侵染同一种的细菌；极端专业化的噬菌体甚至只对同一种菌的某一菌株有侵染力，故可寻找适当专化的噬菌体作为鉴定各种细菌的生物试剂。
细胞壁成分
革兰氏阳性细菌的细胞壁含肽聚糖多，脂类少。革兰阴性细菌与之相反。链霉菌属（Streptomyces）的细胞壁含丙氨酸、谷氨酸、甘氨酸和2，6-氨基庚二酸，而含有阿拉伯糖是诺卡氏菌属（Nocardia）的特征。霉菌细胞壁则主要含几丁质。
红外吸收光谱
利用红外吸收谱技术测定微生物细胞的化学成分，了解微生物的化学性质，作为分类依据之一。
GC含量
生物遗传的物质基础是核酸，核酸组成上的异同反映生物之间的亲缘关系。就一种生物的DNA来说，它的碱基排列顺序是固定的。测定四种碱基中鸟嘌呤（G）和胞密啶（C）所占的摩尔百分比，就可了解各种微生物DNA分子不同源性程度。亲缘关系接近的微生物，它们的G+G含量相同或近似的两种微生物，不一定紧密相关，因为它们的DNA的四个碱基的排列顺序不一定相同。
DNA杂合率
要判断微生物之间的亲缘关系，须比较它们的DNA的碱基顺序，最常用的方法是DNA杂合法。其基本原理是DNA解链的可逆性和碱基配对的专一性。提取DNA并使之解链，再使互补的碱基重新配对结合成双链。根据能生成双链的情况，可测知杂合率。杂合率越高，表示两个DNA之间碱基顺序的相似越高，它们间的亲缘关系也就越近。
