Mikrobiološke raziskave imajo veliko različnih pomembnih aplikacij, od medicine do varnosti hrane do biotehnologije. Znanstveniki na splošno delajo v sodobnih laboratorijih na univerzah, zasebnih raziskovalnih ustanovah, farmacevtskih podjetjih, raziskovalnih in razvojnih ustanovah ter biotehnoloških podjetjih. Posameznik, ki želi začeti z mikrobiološkimi raziskavami, mora običajno pridobiti višjo diplomo na akreditirani univerzi, pridobiti izkušnje na delovnih mestih asistenta ali pripravnika med šolanjem in zaključiti štipendijo po diplomi.
Oseba se običajno začne pripravljati na kariero v mikrobiološki raziskavi, medtem ko obiskuje štiriletno fakulteto ali univerzo. Bodoči mikrobiolog običajno opravi več predmetov bioloških znanosti, ki vključujejo laboratorijske študije v učni načrt. Pouk organske kemije, molekularne biologije in fizike študentom omogoča, da spoznajo zgodovino mikrobioloških raziskav, predstavijo trende in aplikacije ter različne raziskovalne tehnike. Številni dodiplomski se odločijo za vpis tudi v napredne tečaje matematike in statistike, ki jih seznanijo z osnovami oblikovanja raziskovalnih smernic in analiziranja numeričnih rezultatov.
Dodiplomski študent, ki namerava nadaljevati mikrobiološko kariero, lahko pridobi dragocene izkušnje, če dela kot pripravnik ali raziskovalni asistent v mikrobiološkem laboratoriju na svoji univerzi med šolskimi roki. Številne šole študentom ponujajo možnost, da se vključijo v pomembne raziskave, medtem ko dokončajo diplomo, nudijo praktične učne izkušnje in izboljšajo njihove možnosti za sprejem v akreditirane mikrobiološke šole. Medtem ko se študent v zadnjem letniku dodiplomskega študija običajno začne prijavljati v šole in opravlja različne sprejemne izpite, ki preverjajo njegovo usposobljenost.
Nekateri bodoči znanstveniki se vpišejo na dvoletne magistrske programe, čeprav večina mikrobiologov, ki si upajo, pridobijo doktorat na tem področju, ki traja v povprečju od tri do pet let. Podiplomski in doktorski študenti so običajno deležni intenzivnega, podrobnega učilnega in laboratorijskega pouka o specifičnih mikrobioloških predmetih. Od posameznikov se običajno zahteva, da oblikujejo in izvajajo neodvisne raziskovalne projekte ter poročajo o svojih ugotovitvah v obliki daljše teze ali disertacije. Večina mikrobioloških šol svojim diplomantom pomaga pri iskanju štipendijskih delovnih mest na univerzah ali zasebnih raziskovalnih ustanovah.
Štipendist mikrobiolog preživi obdobje do dveh let kot pomočnik raziskovalca uveljavljenim strokovnjakom na tem področju, pri čemer se uči, kako oddati predloge za nepovratna sredstva, načrtovati študije, postaviti eksperimente, analizirati rezultate in pisati znanstvene članke. Novemu mikrobiologu, ki obljublja, se lahko dovoli, da načrtuje in izvaja izvirne projekte pod nadzorom izkušenih znanstvenikov. Ko sodelavec dokaže svoje sposobnosti, lahko običajno začne izvajati neodvisne mikrobiološke raziskave.