Mikrobioloogiauuringutel on palju erinevaid olulisi rakendusi alates meditsiinist kuni toiduohutuse ja biotehnoloogiani. Teadlased töötavad tavaliselt ülikoolide, erauuringute, farmaatsiaettevõtete, uurimis- ja arendusasutuste ning biotehnoloogiaettevõtete kaasaegsetes laborites. Üksikisik, kes soovib alustada mikrobioloogia uurimisega, peab tavaliselt omandama kõrghariduse akrediteeritud ülikoolis, omandama koolis olles kogemusi assistendi või praktikandi ametikohtadel ning pärast lõpetamist läbima stipendiumi.
Tavaliselt alustab inimene mikrobioloogiaalase karjääri ettevalmistamist nelja-aastases kolledžis või ülikoolis õppides. Tulevane mikrobioloog läbib üldjuhul mitmeid bioloogiateaduse kursusi, mis integreerivad õppekavasse laboriõpe. Orgaanilise keemia, molekulaarbioloogia ja füüsika tunnid võimaldavad õpilastel õppida tundma mikrobioloogia uurimise ajalugu, tutvustada suundumusi ja rakendusi ning erinevaid uurimistehnikaid. Paljud bakalaureuseõppe üliõpilased soovivad registreeruda ka matemaatika- ja statistikakursustele, mis tutvustavad neile uurimissuuniste loomise ja arvuliste tulemuste analüüsimise põhialuseid.
Bakalaureuseõppe üliõpilane, kes plaanib teha mikrobioloogikarjääri, saab väärtuslikke kogemusi, töötades koolivaheaegadel oma ülikooli mikrobioloogialaboris praktikandina või teadusassistendina. Paljud koolid pakuvad õpilastele võimalust tegeleda sisuka uurimistööga, omandades bakalaureusekraadi, pakkudes praktilisi õppimiskogemusi ja parandades nende võimalusi pääseda akrediteeritud mikrobioloogiakoolidesse. Kui bakalaureuseõppe viimasel aastal hakkab tudeng tavaliselt kooli kandideerima ja sooritab erinevaid sisseastumiseksameid, mis panevad proovile tema pädevuse.
Mõned tulevased teadlased registreeruvad kaheaastastes magistriõppekavades, kuigi enamik lootusrikkaid mikrobiolooge omandab doktorikraadi selles valdkonnas, mille saavutamiseks kulub keskmiselt kolm kuni viis aastat. Magistrandid ja doktorandid saavad tavaliselt intensiivset ja üksikasjalikku klassiruumi- ja laboriõpet konkreetsete mikrobioloogiaainete kohta. Üksikisikud peavad tavaliselt kavandama ja läbi viima sõltumatuid uurimisprojekte ning esitama oma järeldused pika lõputöö või väitekirja kujul. Enamik mikrobioloogiakoole aitab oma lõpetajatel leida stipendiumikohti ülikoolides või erateadusasutustes.
Mikrobioloogi stipendiaat töötab kuni kaks aastat valdkonna väljakujunenud professionaalide abiteadurina, õppides esitama toetustaotlusi, kavandama uuringuid, korraldama katseid, analüüsima tulemusi ja kirjutama teadustöid. Uuel mikrobioloogil, kes näitab lubadust, võidakse lubada kavandada ja teostada originaalprojekte kogenud teadlaste järelevalve all. Kui kaaslane on oma oskusi tõestanud, saab ta tavaliselt alustada iseseisvate mikrobioloogiliste uuringute läbiviimisega.