Micro-organismen zijn vergelijkbaar met meer complexe organismen omdat ze een verscheidenheid aan materialen uit hun omgeving nodig hebben om te functioneren en twee primaire doelen te bereiken - voldoende energie leveren om hun processen te beheren en bouwstenen extraheren om zichzelf te herstellen of zich voort te planten. Naast wat ze opnemen, gedijen micro-organismen ook in bepaalde omgevingen. Deze omgevingen variëren net zoveel als de organismen zelf, en zelfs de hoeveelheid en verdeling van elementen in een bepaalde omgeving kan erg belangrijk zijn. Wetenschappers gebruiken deze informatie om micro-organismen in laboratoria te laten groeien voor experimenten.
Nutriënten

Alle micro-organismen hebben voedsel nodig. De voedselbronnen kunnen variëren, maar de organismen halen voornamelijk koolstof en stikstof uit stoffen zoals eiwitten, vetten en koolhydraten. Sommige micro-organismen zoeken dergelijke deeltjes op en absorberen deze. Anderen kunnen chemische reacties uitvoeren met omringende elementen zoals koolstofdioxide om te krijgen wat ze nodig hebben, terwijl weer anderen hun eigen eenvoudige suikers kunnen produceren door middel van fotosynthese vergelijkbaar met planten. Stikstof, die wordt gebruikt om eiwitten te synthetiseren, kan uit de omringende atmosfeer of uit andere organische stoffen worden genomen.
Temperatuur

In het algemeen geldt dat hoe hoger de temperatuur, hoe gemakkelijker micro-organismen kunnen opgroeien tot een bepaalde punt. Zeer hoge en zeer lage temperaturen blokkeren beide de enzymprocessen waar micro-organismen van afhankelijk zijn om te overleven, maar individuele soorten micro-organismen zijn gegroeid en geven de voorkeur aan verschillende niveaus van temperatuur. Wetenschappers verdelen ze meestal in drie verschillende groepen: psychofielen, mesofielen en thermofielen. Psychrofielen geven de voorkeur aan temperaturen van 0 tot 5 graden Celsius; mesofielen houden ervan in het midden, 20-45 graden Celsius; en thermofielen houden van warm, gedijen bij temperaturen rond of boven 55 graden.
pH-niveaus

Micro-organismen geven ook de voorkeur aan een bepaald pH-niveau in de stof of de omgeving waarin ze groeien - dat wil zeggen, ze geven de voorkeur aan hebben bijzondere zure eigenschappen in hun omgeving. De meeste micro-organismen, waaronder de meeste menselijke pathogenen, zijn neutriphils, organismen die een neutrale pH-waarde prefereren. Sommigen houden van hoge pH-waarden, maar meestal, als de omstandigheden te zuur zijn, breken de enzymen van het organisme af.
Vocht

De vrije stroming van water is van vitaal belang voor micro-organismen voor hun cellen om materialen uit te wisselen en voor hun metabolische processen. Alle micro-organismen hebben wat water nodig, maar enkelen kunnen overleven in omstandigheden met weinig vocht door al het water dat ze vinden te conserveren en in een vochtrijke omgeving te blijven. Als algemene regel geldt echter dat hoe meer vocht, hoe meer micro-organismen er zullen worden gevonden.
Elementen aanwezig

Naast water vereisen micro-organismen meestal de aanwezigheid van bepaalde elementen in de lucht - gassen die ze absorberen om de benodigde voedingsstoffen te produceren. Stikstof is een noodzakelijk element, net als zuurstof. Er zijn veel micro-organismen die een zuurstofrijke omgeving nodig hebben om te overleven, maar anderen bloeien in een zuurstofarme omgeving. Tussen deze twee uitersten bevindt zich een grote variëteit die de voorkeur geeft aan meer of minder zuurstof en die even goed kan bloeien ongeacht hoeveel zuurstof er aanwezig is.