Ένας μικροοργανισμός ή μικρόβιο είναι ένας οργανισμός που είναι μικροσκοπικός, δηλαδή τόσο μικρός που οι άνθρωποι δεν μπορούν να τον δουν με γυμνό μάτι. Η μελέτη των μικροοργανισμών ονομάζεται μικροβιολογία.
Οι μικροοργανισμοί περιλαμβάνουν βακτήρια, μύκητες, αρχαία, πρωτόζωα και ιούς και είναι από τις πρώτες γνωστές μορφές ζωής. Ο πρώτος από αυτούς τους τέσσερις τύπους μικροοργανισμών μπορεί να είναι είτε ελεύθερος είτε παρασιτικός. Οι ιοί μπορούν να είναι μόνο παρασιτικοί, αφού αναπαράγονται πάντα μέσα σε άλλα έμβια όντα.
Οι περισσότεροι μικροοργανισμοί είναι μονοκύτταροι οργανισμοί με ένα μόνο κύτταρο, αλλά υπάρχουν μονοκύτταρα πρωτόζωα που είναι ορατά με το ανθρώπινο μάτι, ενώ ορισμένα πολυκύτταρα είδη είναι μικροσκοπικά.
Οι μικροοργανισμοί ζουν σχεδόν παντού στη γη όπου υπάρχει υγρό νερό, συμπεριλαμβανομένων των θερμών πηγών στον πυθμένα των ωκεανών και βαθιά μέσα στα πετρώματα του φλοιού της γης. Σε τέτοιους βιότοπους ζουν ακραιόφιλοι.
Οι μικροοργανισμοί είναι ζωτικής σημασίας για την ανακύκλωση των θρεπτικών συστατικών στα οικοσυστήματα, επειδή δρουν ως αποικοδομητές. Επειδή ορισμένοι μικροοργανισμοί μπορούν επίσης να πάρουν άζωτο από τον αέρα, αποτελούν σημαντικό μέρος του κύκλου του αζώτου. Τα παθογόνα ή επιβλαβή μικρόβια μπορούν να εισβάλουν σε άλλους οργανισμούς και να προκαλέσουν ασθένειες.

