เนื้อหาของจุลชีววิทยาสามารถแบ่งออกเป็นสาขาย่อยได้มากมาย ได้แก่

• สรีรวิทยาของจุลินทรีย์ ศึกษาหน้าที่ทางชีวเคมี การเจริญเติบโต เมตาบอลิซึม และโครงสร้างของเซลล์ของจุลินทรีย์
• พันธุศาสตร์ของจุลินทรีย์ ศึกษาความสัมพันธ์ระหว่างหน้าที่ของเซลล์ของจุลินทรีย์และการสร้างหรือควบคุมยีน สาขานี้มีความเกี่ยวข้องกับอณูชีววิทยา
• จุลชีววิทยาทางการแพทย์ ศึกษาบทบาทของจุลินทรีย์ในโรคของมนุษย์ กระบวนการก่อโรคของจุลินทรีย์ และระบาดวิทยา สาขานี้มีความเกี่ยวข้องกับพยาธิวิทยาและวิทยาภูมิคุ้มกัน
• จุลชีววิทยาของสิ่งแวดล้อม ศึกษาหน้าที่และความหลากหลายของจุลินทรีย์ในสิ่งแวดล้อมตามธรรมชาติ รวมทั้งนิเวศวิทยาของจุลินทรีย์ บทบาทของจุลินทรีย์ในวัฏจักรสารอาหาร
• จุลชีววิทยาของอุตสาหกรรม ศึกษาการใช้จุลินทรีย์ในกระบวนการทางอุตสาหกรรม ตัวอย่างเช่น การหมัก การบำบัดน้ำเสีย สาขานี้มีความเกี่ยวข้องกับเทคโนโลยีชีวภาพ
• จุลชีววิทยาของอากาศ ศึกษาจุลินทรีย์ที่อยู่ในอากาศ
• จุลชีววิทยาของอาหาร ศึกษาการเน่าเสียของอาหารที่มีสาเหตุจากจุลินทรีย์