Mikroorganizmi so podobni bolj zapletenim organizmom, ker za delovanje potrebujejo različne materiale iz svojega okolja uresničiti dva primarna cilja - zagotoviti dovolj energije za upravljanje njihovih procesov in izvleči gradnike za popravilo oz roditi. Poleg tega, kar vnesejo, mikroorganizmi uspevajo tudi v določenih okoljih. Ta okolja se razlikujejo tako kot organizmi sami, in celo količina in porazdelitev elementov v katerem koli določenem okolju je lahko zelo pomembna. Znanstveniki te podatke uporabljajo za gojenje mikroorganizmov v laboratorijih za eksperimentiranje.
Hranila
Vsi mikroorganizmi potrebujejo hrano. Viri hrane se lahko razlikujejo, vendar organizmi predvsem pridobivajo ogljik in dušik iz snovi, kot so beljakovine, maščobe in ogljikovi hidrati. Nekateri mikroorganizmi take delce iščejo in absorbirajo. Drugi lahko izvedejo kemične reakcije z okoliškimi elementi, kot je ogljikov dioksid, da pridobijo kaj potrebujejo, medtem ko lahko drugi s pomočjo podobne fotosinteze proizvajajo lastne preproste sladkorje rastlin. Dušik, ki se uporablja za sintezo beljakovin, lahko vzamemo iz okoliške atmosfere ali iz drugih organskih snovi.
Temperatura
Na splošno je višja temperatura, lažje lahko mikroorganizmi do določene točke zrastejo. Zelo visoke in zelo nizke temperature ovirajo encimske procese, od katerih so mikroorganizmi odvisni preživeli, vendar so posamezne vrste mikroorganizmov postale raje na različnih ravneh temperatura. Znanstveniki jih običajno razdelijo v tri različne skupine: psihrofili, mezofili in termofili. Psihrofili imajo raje temperature od 0 do 5 stopinj Celzija; mezofili so všeč na sredini, 20-45 stopinj Celzija; termofili so vroči in uspevajo pri temperaturah okoli 55 stopinj ali več.
pH ravni
Mikroorganizmi imajo tudi raje določeno raven pH v snovi ali okolju, v katerem rastejo - to pomeni, da imajo raje posebne kisle lastnosti v svoji okolici. Večina mikroorganizmov, vključno z večino človeških patogenov, so nevtrofilci, organizmi, ki imajo raje nevtralno raven pH. Nekateri imajo radi visoko raven pH, vendar najpogosteje, če so razmere preveč kisle, potem se encimi organizma razgradijo.
Vlaga
Prosti pretok vode je ključnega pomena za mikroorganizme, da si njihove celice izmenjujejo materiale in presnovne procese. Vsi mikroorganizmi potrebujejo določeno količino vode, vendar le redki lahko preživijo v pogojih z nizko vlago, tako da prihranijo vso vodo in ostanejo v okolju, bogatem z vlago. Na splošno pa je več vlage, več mikroorganizmov bo tam.
Prisotni elementi
Poleg vode mikroorganizmi običajno zahtevajo prisotnost nekaterih elementov v zraku - plinov, ki jih absorbirajo, da proizvedejo potrebna hranila. Dušik je nujen element, prav tako kisik. Obstaja veliko mikroorganizmov, ki za preživetje potrebujejo okolje, bogato s kisikom, drugi pa dejansko uspevajo v okolju z nizko vsebnostjo kisika. Med tema dvema skrajnostma je najrazličnejša vrsta, ki ima raje več ali manj kisika in ki bo lahko enako uspeval, ne glede na to, koliko kisika je prisotnega.