A mikroorganizmusok annyiban hasonlítanak a bonyolultabb organizmusokhoz, hogy működésükhöz különféle anyagokra van szükségük a környezetükből és két elsődleges cél elérése - elegendő energiaellátás a folyamatok irányításához és az építőelemek kivonása saját maguk javításához vagy alkot. Amellett, hogy felveszik, a mikroorganizmusok bizonyos környezetekben is boldogulnak. Ezek a környezetek annyira változnak, mint az organizmusok maguk, sőt az elemek mennyisége és eloszlása bármely adott környezetben nagyon fontos lehet. A tudósok ezeket az információkat felhasználják mikroorganizmusok laboratóriumi kísérleti célú termesztésére.
Tápanyagok
Minden mikroorganizmusnak táplálékra van szüksége. Az élelmiszer-források változhatnak, de az élőlények elsősorban a fehérjét, zsírokat és szénhidrátokat tartalmazó anyagokból nyerik ki a szenet és a nitrogént. Néhány mikroorganizmus felkutatja és felszívja az ilyen részecskéket. Mások kémiai reakciókat hajthatnak végre a környező elemekkel, például szén-dioxiddal, hogy mit nyerjenek szükségük van rá, míg mások mások a sajáthoz hasonló fotoszintézissel előállíthatják saját egyszerű cukrukat növények. A fehérjék szintetizálásához használt nitrogént a környező légkörből vagy más szerves anyagokból lehet kinyerni.
Hőfok
Általában minél magasabb a hőmérséklet, annál könnyebben növekedhetnek a mikroorganizmusok egy bizonyos pontig. Nagyon magas és nagyon alacsony hőmérséklet egyaránt akadályozza az enzimfolyamatokat, amelyektől a mikroorganizmusok függenek túlélni, de az egyes mikroorganizmus-fajok a különböző szinteket részesítik előnyben hőfok. A tudósok általában három különböző csoportba osztják őket: pszichrofilek, mezofilek és termofilek. A pszichofilek a 0 és 5 Celsius fok közötti hőmérsékletet részesítik előnyben; mezofilek kedvelik középen, 20-45 Celsius fok; a termofilek pedig melegen szeretik, 55 fok körüli vagy annál magasabb hőmérsékleten virágoznak.
pH-szintek
A mikroorganizmusok előnyben részesítenek egy bizonyos pH-szintet abban az anyagban vagy környezetben, amelyben növekednek - vagyis inkább savas tulajdonságokkal rendelkeznek a környezetükben. A legtöbb mikroorganizmus, beleértve a legtöbb emberi kórokozót is, neutrifil, olyan szervezet, amely a semleges pH-szintet részesíti előnyben. Néhányan szeretik a magas pH-szintet, de leggyakrabban, ha a körülmények túl savasak, akkor a szervezet enzimjei lebomlanak.
Nedvesség
A víz szabad áramlása létfontosságú a mikroorganizmusok számára a sejtek anyagcseréje és az anyagcsere-folyamatai szempontjából. Valamennyi mikroorganizmusnak szüksége van valamilyen vízszintre, de kevesen képesek túlélni alacsony páratartalmú körülmények között azáltal, hogy konzerválják az összes talált vizet és nedvességben gazdag környezetben tartózkodnak. Általános szabály, hogy minél több nedvesség, annál több mikroorganizmus található.
Jelen vannak elemek
A víz mellett a mikroorganizmusok általában megkövetelik bizonyos elemek jelenlétét a levegőben - gázokban, amelyeket abszorbeálnak a szükséges tápanyagok előállításához. A nitrogén az egyik szükséges elem, csakúgy, mint az oxigén. Sok olyan mikroorganizmus létezik, amelyek túléléséhez oxigénben gazdag környezetre van szükségük, de mások valójában virágoznak alacsony oxigén környezetben. E két szélsőség között sokféle lehet, amelyik előnyben részesíti a kisebb-nagyobb oxigént, és amely egyaránt képes virágozni, függetlenül attól, hogy mennyi oxigén van jelen.