在自然界，各种不同类群的微生物培养基能在多种不同的环境中生长繁殖。微生物与微生物之间，微生物与其它生物之间彼此，相互影响。通常，这种彼此之间的相互关系可归纳为四大类，即互生、共生、拮抗和寄生。
互生
互生是指两种可以单独生活的生物生活在一起时有利于对方。这是一种可分可合，合比分好的相互关系。例如在土壤中，当分解纤维素的细菌与好氧的自生固氮菌生活在一起时，后者可将固定的有机氮化合物供给前者需要，而纤维素分解菌也可将产生的有机酸作为后者的碳源和能源物质，从而促进各自的增殖和扩展。在植物根部生长的根际微生物培养基能与高等植物之间也存在着互生关系。在人体肠道中，正常菌群可以完成多种代谢反应，对人体生长发育有重要意义，而人体的肠道则为微生物提供了良好的生态环境。
共生
共生是指两种生物共居在一起相互分工协作，彼此分离就不能很好地生活。地衣就是微生物间共生的典型例子，它是真菌和蓝细菌或藻类的共生体。在地衣中，藻类和蓝细菌进行光合作用合成有机物，作为真菌生长繁殖所需的碳源，而真菌则起保护光合微生物的作用，在某些情况下，真菌还能向光合微生物培养基提供生长因子和运输无机营养。
根瘤菌与豆科植物共生形成根瘤共生体，是微生物与植物共生的又一典型。由于彼此双赢，所以称为互惠共生。菌固定大气中的氮气，为植物提供氮素养料，而豆科植物根的分泌物能刺激根瘤菌的生长，同时，还为根瘤菌提供保护和稳定的生长条件。许多真菌能在一些植物根上发育，菌丝体包围在根面或侵入根内，形成了两者的共生体，称为菌根。一些植物，例如兰科植物的种子若无菌根菌的共生就无法发育，杜鹃科植物的幼苗若无菌根菌的共生就不能存活。
拮抗
生物之间并非都是友好相处，也有矛盾和争斗，甚至生死相拼。拮抗关系是指一种微生物在其生命活动中，产生某种代谢产物或改变环境条件，从而抑制其它微生物的生长繁殖，甚至杀死其它微生物的现象。在泡菜、青储饲料时，乳酸杆菌产生大量乳酸，导致环境变酸，即pH值的下降，抑制了其它微生物培养基的生长，这属于非特异性的拮抗作用。而可产生抗生素的微生物，则能够抑制甚至杀死其它微生物，例如青霉菌产生的青霉素能抑制一些革兰氏阳性细菌，链霉菌产生的制霉菌素能够抑制酵母菌和霉菌等，这些属于特异性的拮抗关系。
寄生
寄生指的是小型生物生活在较大型的生物体内或体表，从后者获得营养，进行生长、繁殖，并使后者蒙受损害甚至被杀死的现象。例如动、植物体表或体内的病毒，以及一些寄生性细菌、真菌等即是如此。寄生于人和有益动物或者经济作物体表或体内，危害寄主的生长及繁殖，固然是有害的，但如果寄生于有害生物体内，对人类有利，则可加以利用。
