地下水中重要的微生物主要有三种类型细菌、真菌和藻类。除光合细菌外，细菌和真菌可以归入消费者一类微生物，它们能把复杂的化合物分解成比较简单的物质，并从中提取能量，供其繁行和代谢的需要。藻类能够利用阳光，把光能转变为化学能储存起来，因此，藻类被归为生产者一类微生物。不过，在无阳光条件下，藻类只能利用化学能来满足其代谢的需要。微生物既能在潜水中繁殖，也可在深循环的地下水(深达1000m或更深) 中繁行。微生物所适应的温度范围也很宽，可在零下儿度到零上85-90.7的温度范围内生存。地下水的矿化度一般对微生物的繁殖影响不明显，但矿化度过高会抑制微生物的活动能力。细菌、真菌和藻类被称为活的催化剂，由于微生物的催化作用，使水和土壤中的大量化学过程得以进行。水中发生的重要化学反应，尤其是那些含有有机物和氧化还原过程的反应，大多数是通过细菌的催化作用才赖以完成的。微生物在地下水化学成分的形成和演变过程中起者重要的作用，在地下水中有各种不同的细菌存在，其中有适于在氧化环境中生存和繁殖的硝化菌、硫细菌、铁细菌等喜氧细菌，也有适于在还原环境中生存和繁殖的脱复菌、脱硫菌、甲烷生成菌、氨生成菌等。