Mikroorganizmaların incelenmesi, genellikle mikroskop kullanılarak yapılır. Bu, organizmaların morfolojisi (biçimleri), boyutları, yapıları ve hareketleri hakkında bilgi sağlar. Ayrıca, sağlık kuruluşlarında, gıda endüstrisinde ve laboratuvarlarda mikroorganizmaların tespiti ve örnekler üzerinde izole edilmesi için kültür yöntemleri kullanılır. Gelişmiş moleküler teknikler, mikroorganizmaların DNA veya RNA profillerini analiz etmek, türlerini ve hatta alt türlerini belirlemek için kullanılır. Bilim insanları, elektron mikroskopu gibi daha büyük ölçekli araçlardan da faydalanabilirler.