Микроорганизмы могут использоваться в качестве биосенсоров и тестсистем. Биосенсор — это гибридный прибор, где живые организмы (органеллы, ферменты) связаны с электродами, и биологическая реакция преобразуется в электрический ток. Биосснсоры применяют при определении различных индивидуальных веществ, загрязнителей, для контроля газов и жидкостей в медицине, сельском хозяйстве, в экологических исследованиях и на различных производствах. Примером может служить биосенсор на основе люциферазной системы светящихся бактерий, который позволяет оценить степень загрязненности (токсичности) пробы по угасанию свечения. В то же время при проверке пищевых продуктов, воды и почвы на пригодность к использованию выявление тех или иных групп микроорганизмов (санитарно-показательных микроорганизмов) само служит тестом на безопасность.
Микроорганизмы служат удобной моделью для изучения фундаментальных жизненных процессов, так как при малых размерах, быстром размножении и простой организации они являются полноценными организмами с широчайшим набором возможностей метаболизма и условий существования. Многие закономерности, установленные на микробных клетках, оказались справедливыми и для клеток высших организмов. Микроорганизмы достаточно легко подвергаются «конструированию», и поэтому их широко используют как объекты генно-инженерных разработок. При создании замкнутых систем жизнеобеспечения, когда продукты жизнедеятельности перерабатываются, являясь питательным субстратом для микроорганизмов, производящих пищевой и кормовой белок и кислород для дыхания, применяют различные физиологические группы микроорганизмов (фототрофы, гидролитики, бродилыцики, метилотрофы, меганогены и т. д.).
