土壤微生物对土壤质量和作物生长具有多重重要作用。首先，微生物通过分解动植物残体释放养分（包括无机和有机），提高了土壤养分含量。其次，微生物在养分循环中扮演关键角色，如固氮微生物可将大气中的氮素转化为植物可吸收的氮元素。此外，一些微生物具有解磷、解钾功能，能提升土壤养分的有效性，增强肥力。
微生物分泌的有机质和蛋白质等物质也能提高土壤肥力。作物的残根败叶和有机肥料须经微生物作用才能腐烂分解，释放营养元素供作物利用，并形成腐殖质，改善土壤的理化性质。微生物还能促进土壤团粒结构的形成，增强土壤吸收营养的能力，进而促进作物对养分的吸收。
除上述功能外，微生物还具有固氮、防病、促进作物生长的作用，并能降解土壤中残留的有机农药、城市污物和工厂废弃物。