中国科学院微生物研究所科研部门据2016年4月研究所官网显示，微生物所的科学研究体系由五个研究室组成，国家重点实验室3个，院重点实验室2个
此外还设有微生物资源中心、微生物基因组学联合研究中心、极端微生物研究中心、能源与工业生物技术中心、微生物代谢工程研究中心、环境生物技术中心、农业生物技术中心、分子病毒中心和分子免疫中心
国家重点实验室（3个）：微生物资源前期开发国家重点实验室、植物基因组学国家重点实验室（与中国科学院遗传与发育生物学研究所共建）、真菌学国家重点实验室 中国科学院重点实验室（2个）：中国科学院病原微生物与免疫学重点实验室、中国科学院微生物生理与代谢工程重点实验室
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