علم الأحياء الدقيقة البيئي (بالإنجليزية: Environmental Microbiology) هو دراسة تركيب وعلم تركيب الأعضاء الخاص بالمجتمعات الميكروبية في البيئة ونعني بالبيئة في هذه الحالة التربة والماء والهواء والرواسب التي تغطي كوكب الأرض ويمكن أيضا أن تشمل الحيوانات والنباتات التي تسكن هذه المناطق. يشمل علم الأحياء الدقيقة البيئي أيضا دراسة الكائنات الحية المجهرية التي تتواجد في البيئات الصناعية مثل المفاعلات الحيوية. إن الحياة الميكروبية متنوعة بشكل مدهش فيما تغطي الكائنات المجهرية الكوكب بكل ما في الكلمة من معنى. يحتوي غرام متوسط من التربة على مليار جرثومة (1,000,000,000) تقريبا تمثل ربما آلافا عديدة من الأنواع. للكائنات المجهرية تأثير خاص على كامل المحيط الحيوي حيث أنها تمثل العمود الفقري للأنظمة البيئية في المناطق التي لا يصل إليها الضوء. في مثل هذه المناطق، تكون بكتيريا البناء الكيميائي حاضرة لتزويد الطاقة والكربون للكائنات الحية الأخرى هناك. بعض الجراثيم تعمل كمحللات حيث تمتلك القدرة على إعادة تدوير المواد المغذية. للجراثيم دور خاص في الدورات الحيوية الأرضية الكيميائية؛ كما وأن الجراثيم وخصوصا البكتيريا ذات أهمية عظمى بسبب علاقة التعايش (سلبية كانت أم إيجابية) ولها تأثير خاص على النظام البيئي. تستخدم الكائنات الحية المجهرية في عملية التحلل الحيوي الميكروبي في الوضع الطبيعي أو المعالجة الحيوية للنفايات المنزلية والزراعية والصناعية وتلوث الأسطح الفرعية في الترب والبيئات الراسبية والبحرية. تعتمد قدرة كل كائن مجهري على تحليل المخلفات السامة على طبيعة كل نوع من التلوث. بما أن معظم المواقع تمتلك أنواعا متعددة من الملوثات عادة، فإن معظم الطرق االفعالة في عملية التحلل الحيوي الميكروبي هي استخدام خليط من الأنواع والفصائل البكتيرية بحيث يكون كل منها مخصصا للتحلل الحيوي الخاص بنوع أو أكثر من الملوثات. من الضروري مراقبة تركيب البكتيريا الأصلية والمضافة بغرض تقييم مستوى النشاط وإجازة تعديلات المواد المغذية وظروف تحسين عملية المعالجة الحيوية.