I microrganismi possono essere  a vita libera oppure simbionti.  Con il termine simbiosi (dal greco sun e bios cioè vita insieme) si indica la relazione che si instaura tra due individui di specie differenti, tesa ad un beneficio reciproco o di uno almeno dei partner senza che l’altro ne riceva danno. La simbiosi è estremamente diffusa tra gli organismi viventi e si può verificare tra organismi appartenenti a tutti i regni dei viventi (Monera, Protista, Fungi, Plantae e Animalia). Nel rapporto di simbiosi viene indicato come ospite il partner più grande e come simbionte quello più piccolo. La simbiosi può essere ciclica, quando il simbionte viene acquisito ad ogni generazione dall’ospite e quindi i partner hanno vita autonoma, e permanente quando il simbionte vive esclusivamente in associazione con l’ospite. Studi paleontologici hanno evidenziato che relazioni simbiontiche simili a quelle attuali esistevano anche in ere geologiche precedenti. Recenti indagini sostengono l’ipotesi che la simbiosi abbia potuto rappresentare un’importante componente dell’evoluzione.
Le simbiosi possono essere positive, come il mutualismo e il commensalismo oppure negative come il parassitismo. Possono essere facoltative oppure obbligatorie.
Nel mutualismo entrambi i simbionti traggono vantaggio. Il Desulforomonas acetooxidans riduce S  in  H2S ( respirazione anaerobia),  Chlorobium  ossida H2S in  S  ( riduzione di NADP+)
I licheni sono formati da una simbiosi tra un fotobionte (un’alga o un cianobatterio a volte compresenti) ed un micobionte (un fungo). La simbiosi è una coesistenza sviluppatasi tra organismi differenti ed è vantaggiosa per entrambi. Nel caso dei licheni il fungo fornisce acqua e sali minerali all’alga o al cianobatterio mentre questo ultimo procura al fungo le molecole organiche di cui ha bisogno. La maggior parte dei funghi che partecipano alla simbiosi sono ascomiceti mentre gli organismi autotrofi possono essere alghe verdi o cianobatteri. Grazie a questa vantaggiosa simbiosi i licheni sono riusciti a colonizzare ambienti anche molto diversi ed oggi si stima che le specie licheniche esistenti siano 13.000, di cui 2.000 in Italia. I licheni sono bioindicatori della qualità dell’aria. Assorbono sostanze inquinanti (es. O3, SO2) disciolte nell’aria. Hanno effetto tossico che causa distruzione della clorofilla.
Simbiosi microbo-pianta:  La Rizosfera è un sottile strato di terra che rimane sulle radici dopo che la pianta è stata  sradicata dal suo ambiente e scossa.  La popolazione microbica della rizosfera è in genere da uno  a due ordini di grandezza superiore rispetto al suolo circostante.   La radice della pianta fornisce: essudati composti da zuccheri,  aminoacidi, vitamine, alcaloidi, fosfatidi. I batteri forniscono: azoto (batteri azoto-fissatori) e mineralizzano composti organici.
Batteri azoto fissatori vivono in simbiosi in particolare con le leguminose. Questi batteri producono un enzima chiamato Nitrogenasi che permette la fissazione dell’azoto.
Le micorrize sono un’associazione tra un fungo e le radici delle piante.  Il fungo apporta benefici alla pianta:  favorisce lo sviluppo delle radici, migliora l'assorbimento dei nutrienti (specie fosforo), favorisce l'assunzione di acqua, potenzia l'assorbimento selettivo degli ioni, in alcuni casi incrementa la resistenza ai  patogeni. Il fungo riceve nutrienti dalla pianta (in genere è incapace di utilizzare i  carboidrati complessi presenti nell'humus e nel suolo forestale).  Più di 5000 specie di funghi formano questo tipo di associazione Circa l'80% delle piante vascolari è associato alle micorrize.  Possiamo avere altre associazioni simbiontiche tra alghe e invertebrati acquatici, vermi tubulari e mitili e batteri solfossidanti, tra termiti e Trychonympha, tra batteri bioluminescenti e pesci.