mikrobiologit pyrkivät yleensä jollain tavalla lisäämään tieteellistä tietoa tai hyödyntämään tätä tietoa tavalla, joka parantaa tuloksia lääketieteessä tai jollain teollisuudenalalla. Monelle mikrobiologille tämä työ sisältää kokeellisten tutkimusprojektien suunnittelua ja toteuttamista jonkinlaisessa laboratorioympäristössä. Toisilla voi olla hallinnollisempi rooli, tutkijoiden valvominen ja tulosten arviointi. Lääketieteen alalla työskentelevät mikrobiologit, kuten kliiniset mikrobiologit, voivat nähdä potilaita tai potilasnäytteitä ja tehdä erilaisia testejä sairauksia aiheuttavien eliöiden havaitsemiseksi.

tiedeakatemiassa työskentelevien mikrobiologien tehtäviin kuuluu tutkimustyön tekeminen akateemisessa laboratoriossa, apurahaehdotusten kirjoittaminen tutkimuksen rahoittamiseksi sekä jonkin verran opetusta ja kurssien suunnittelua. Toimialan mikrobiologeilla voi olla samanlaisia tehtäviä, paitsi että tutkimusta tehdään teollisuuslaboratorioissa kaupallisten tuotteiden ja prosessien kehittämiseksi tai parantamiseksi. Alan työtehtäviin voi kuulua myös jonkinasteista myynti-ja markkinointityötä sekä viranomaistehtäviä. Hallinnossa työskentelevillä mikrobiologeilla voi olla erilaisia tehtäviä, kuten laboratoriotutkimus, kirjoittaminen ja neuvominen, sääntelyprosessien kehittäminen ja tarkistaminen sekä ulkopuolisille laitoksille myönnettyjen apurahojen valvonta. Osa mikrobiologeista työskentelee patenttioikeuden alalla joko kansallisten patenttivirastojen tai yksityisoikeudellisten käytäntöjen parissa. Tässä tehtävinä ovat teollis-ja tekijänoikeuksia koskevien säännösten tutkimus ja navigointi. Kliiniset mikrobiologit työskentelevät yleensä hallituksen tai sairaalan laboratorioissa, joissa heidän tehtäviinsä kuuluu kliinisten näytteiden analysointi sairauksien aiheuttavien mikro-organismien havaitsemiseksi. Jotkut mikrobiologit sen sijaan työskentelevät alalla tieteen outreach, jossa he kehittävät ohjelmia ja materiaalia kouluttaa opiskelijoita ja ei-tutkijat ja herättää kiinnostusta alalla mikrobiologian.