绝大多数微生物对人类和动物、植物是有益的，而且有些是必需的。只有少数微生物引起人类和动植物的病害。
少数微生物具有致病性，能引起人类和动植物的病害，这些微生物称为病原微生物。有些微生物在正常情况下不致病，只是在特定情况下导致疾病，这类微生物称为条件致病菌。如一般大肠埃希菌在肠道不致病，在泌尿道或腹腔中就引起感染。
研究显示，常见的病原微生物主要有12类，分别是球菌（包括葡萄球菌属、链球菌属、肠球菌属、奈瑟菌属）肠杆菌科（包括伤寒沙门菌、志贺菌、鼠疫耶尔森菌等）、弧菌属（如霍乱弧菌、副溶血性弧菌等）、幽门螺杆菌、结核分歧杆菌、呼吸道病毒（如流感病毒、副流感病毒、呼吸道合胞病毒感染、麻疹病毒、腮腺炎病毒、尼派病毒、人偏肺病毒、鼻病毒、冠状病毒、风疹病毒、腺病毒、呼肠病毒等）、肠道病毒（如脊髓灰质炎病毒、柯萨奇病毒等）、肝炎病毒（如甲型肝炎病毒、乙型肝炎病毒、丙型肝炎病毒、丁型肝炎病毒、戊型肝炎病毒等）、虫媒病毒（如乙型脑炎病毒、森林脑炎病毒、登革热病毒、克里米亚-刚果除邪热病毒等）、疱疹病毒（如单纯疱疹病毒、水痘-带状疱疹病毒、EB病毒等）、其他病毒（如人类免疫缺陷病毒、狂犬病毒、人乳头瘤病毒等）、真菌（如全身性真菌病、皮下真菌病、浅部真菌病等）。

病原微生物需要一定的毒力、数量和适当侵入途径才能引起机体发生传染。病原微生物的毒力强弱取决于侵袭力（突破宿主防御机能并在其中生长繁殖和实现蔓延扩散的能力）、毒素（外毒素和内毒素）和引起超敏反应的能力。病原微生物的数量与致病力成正比。但不同病原体引起感染发生的最低数量差别很大，如沙门氏菌需十万个菌体，而志贺氏痢疾杆菌仅需十个菌体。除此以外，病原微生物侵入人体致病还需要适合细菌生长的部位，如志贺氏痢疾杆菌集中于结肠致病。
病原微生物需要有传染源（如病人、隐形感染者、病原携带者、受感染的动物和植物），经合适途径传播（如经空气、经水、经表面接触等），有易感人群（如亚健康状态的人群、孕妇、婴童、老人等），才能形成传染。
病源微生物会频繁引发天花、霍乱、西班牙流感、SARS、MERS、新型冠状病毒肺炎等等各种公共卫生事件。在日常生活中会导致冰箱综合征（如因为李斯特菌等引发的食源性疾病）、空调病（如军团菌等引发的呼吸道疾病）等各种“现代病”。根据世界卫生组织（WHO）统计，每年因全球因病菌导致的死亡人口超过1700万，约占全球死亡人口数量的1/3。不仅如此，有些病源微生物还会使工业产品、农副产品和生活用品发生腐蚀和霉烂等。比如会使接触的金属、仪表、电讯器材和纺织品等物品的理化性能降低，产生老化、腐败和变质等问题，会引起禽流感、鸡霍乱、牛炭疽等动物性疾病，以及水稻白叶枯病、小麦赤霉病、大豆病毒病等植物性疾病。