Badania mikrobiologiczne mają wiele różnych ważnych zastosowań, od medycyny, przez bezpieczeństwo żywności, po biotechnologię. Naukowcy na ogół pracują w nowoczesnych laboratoriach znajdujących się na uniwersytetach, prywatnych placówkach badawczych, firmach farmaceutycznych, instytucjach badawczo-rozwojowych i firmach biotechnologicznych. Osoba, która chce rozpocząć badania mikrobiologiczne, musi zwykle uzyskać wyższy stopień naukowy na akredytowanym uniwersytecie, zdobyć doświadczenie na stanowiskach asystentów lub stażystów podczas nauki w szkole oraz ukończyć stypendium po ukończeniu studiów.
Przygotowanie do kariery w badaniach mikrobiologicznych zwykle rozpoczyna się od czteroletniego college’u lub uniwersytetu. Przyszły mikrobiolog zazwyczaj uczęszcza na kilka kursów z zakresu nauk biologicznych, które włączają badania laboratoryjne do programu nauczania. Zajęcia z chemii organicznej, biologii molekularnej i fizyki pozwalają studentom zapoznać się z historią badań mikrobiologicznych, aktualnymi trendami i zastosowaniami oraz różnymi technikami badawczymi. Wielu studentów decyduje się również na zapisanie na zaawansowane kursy matematyki i statystyki, które wprowadzają ich w podstawy ustalania wytycznych badawczych i analizowania wyników liczbowych.
Student studiów licencjackich, który planuje karierę w mikrobiologii, może zdobyć cenne doświadczenie, pracując jako stażysta lub asystent naukowy w uniwersyteckim laboratorium mikrobiologicznym pomiędzy semestrami szkolnymi. Wiele szkół oferuje uczniom możliwość zaangażowania się w znaczące badania podczas uzyskiwania stopnia licencjata, zapewniając praktyczne doświadczenia edukacyjne i zwiększając ich szanse na przyjęcie do akredytowanych szkół mikrobiologicznych. Podczas gdy na ostatnim roku studiów licencjackich student zwykle zaczyna aplikować do szkół i przystępuje do różnych egzaminów wstępnych sprawdzających jego kompetencje.
Niektórzy przyszli naukowcy zapisują się na dwuletnie studia magisterskie, chociaż większość pełnych nadziei mikrobiologów prowadzi doktorat w tej dziedzinie, co zajmuje średnio od trzech do pięciu lat. Absolwenci i doktoranci zwykle otrzymują intensywne, szczegółowe instrukcje w klasie i laboratorium na określonych przedmiotach z mikrobiologii. Od osób fizycznych wymaga się zwykle projektowania i prowadzenia niezależnych projektów badawczych oraz zgłaszania swoich wyników w formie obszernej pracy magisterskiej lub dysertacyjnej. Większość szkół mikrobiologicznych pomaga swoim absolwentom znaleźć stypendia na uniwersytetach lub prywatnych instytucjach badawczych.
Stypendysta mikrobiologa spędza okres do dwóch lat, pracując jako asystent naukowy dla uznanych profesjonalistów w tej dziedzinie, ucząc się, jak składać wnioski o granty, projektować badania, przeprowadzać eksperymenty, analizować wyniki i pisać artykuły naukowe. Nowy, obiecujący mikrobiolog może otrzymać pozwolenie na projektowanie i realizację autorskich projektów pod okiem doświadczonych naukowców. Gdy stypendysta udowodni swoje umiejętności, zwykle może rozpocząć samodzielne badania mikrobiologiczne.