Микроорганизмы традиционно ассоциируются у большинства людей с инфекциями, однако в природе именно они играют ключевую роль в самоочищении окружающей среды. Без участия микробов на Земле не происходил бы круговорот веществ, а органические остатки и загрязнения накапливались бы бесконтрольно. В естественных и искусственных экосистемах бактерии, грибы и археи участвуют в биодеградации — процессе разложения органических соединений до простых, безопасных форм. В биологических очистных сооружениях эти процессы используются осознанно: особые сообщества бактерий перерабатывают сточные воды, расщепляя белки, жиры и углеводы до углекислого газа, воды и биомассы. Таким образом, микроорганизмы выступают биологическими фильтрами, поддерживающими экологическое равновесие. Некоторые виды бактерий и грибов способны разлагать сложные органические загрязнители — нефтепродукты, пестициды, фенолы, тяжёлые металлы. Это направление известно, как биоремедиация. Например, представители родов Pseudomonas и Rh