اگرچه موجودات زنده‌ای که در خاک هستند، کمتر از ۱٪ از کل جرم خاک را تشکیل می‌دهند، این موجودات نقش مهمی در حمایت از همه گیاهان و در نتیجه حیوانات دارند. برخی از وظایف حیاتی آنها به شرح زیر است:
خاک زنده است
هر ذره‌ای از خاک سالم، زیستگاه هزاران گونه متفاوت از باکتری‌هاست. یک مترمربع از خاک حاوی ۱۰ میلیون نماتد و ۴۵ هزار ریزبندپا (دم‌فنری‌ها و کنه‌ها) است. علاوه بر باکتری، در خاک موجودات میکروسکوپی مانند قارچ‌ها ، جلبک‌ها، سیانوباکتری‌ها (Cyanobacteria)، آکتینومیستالزها (Actinomycetes)، تک‌سلولی‌ها و نماتدها وجوددارند. همچنین موجودات ماکروسکوپی خاک شامل کرم‌های خاکی، حشرات و گاهی نیز وامبت‌ها (Wombat) هستند. همه این موجودات به دو گروه اتوتروف ها (خود به تولید غذا می‌پردازند) مانند گیاهان، جلبک‌ها و سیانوباکتری‌ها و دیگرهتروتروف ها (از موجودات دیگر تغذیه می‌کنند) تقسیم می‌شوند. دسته دوم نیز شامل قارچ‌ها و باکتری‌هایی هستند که به تجزیه مواد ارگانیک می‌پردازند.
میکروب‌های خاک مواد ارگانیک را تجزیه می‌کنند
فعالیت‌های میکروارگانیسم‌ها منجر به تجزیه مواد ارگانیک در خاک می‌گردد. برای هر نوع ماده ارگانیک، نوع ویژه‌ای از میکروب‌ها، اختصاص یافته است. این موجودات بر روی هر نوع ماده ارگانیک تأثیرگذار هستند.
میکروب‌های خاک مواد مغذی را بازیافت می‌کنند
نقش حیاتی میکروب‌ها در بازیابی مواد مغذی به‌شکل معدنی آنها بسیار اهمیت دارد. زیرا از این طریق گیاه بازهم قادر به جذب این مواد می‌شود. این فرآیند به‌نام معدنی‌سازی شناخته شده‌است.
میکروب‌های خاک به تولید هوموس (گیاه‌خاک) می‌پردازند
وقتی میکروب‌ها تا حداکثر میزان ممکن به تجزیه همه چیز پرداختند، آنچه که باقی می‌ماند هوموس یا گیاه‌خاک نام دارد. ماده‌ای به‌رنگ قهوه‌ای تیره که ژله‌مانند است و می‌تواند برای هزاران سال در خاک بدون تغییر باقی بماند. هوموس به خاک در نگهداری رطوبت کمک می‌کند، همچنین در تشکیل ساختار خاک نقش دارد. مولکول‌های هوموس دارای بار منفی هستند و با مواد مغذی گیاهان که بار مثبت دارند (کاتیون‌ها) پیوند برقرار می‌کنند. در نتیجه جزء مهمی از ظرفیت تبادل کاتیونی خاک به‌حساب می‌آیند. همچنین گمان می‌رود که هوموس در کاهش بیماری‌های گیاهی نقش دارد.
میکروب‌های خاک، ساختار خاک را شکل می‌دهند
برخی از میکروب‌های خاک موادی چون پلی‌ساکارید‌ها، صمغ‌ها و گلیکوپروتئین‌ها را از خود ترشح می‌کنند. این مواد مانند چسبی هستند که مواد معدنی خاک را به‌هم می‌چسبانند و از این طریق ساختار پایه خاک شکل می‌گیرد. ساختار خاک اهمیت ویژه‌ای در رشد مطلوب گیاه دارد.
میکروب‌های خاک به تثبیت نیتروژن می‌پردازند
کشاورزی تا حد زیادی وابسته به توانایی میکروب‌ها (اکثراً باکتری‌ها) در تبدیل نیتروژن اتمسفر (گاز N2) به آمونیوم (NH3) است. برخی از این میکروب‌ها آزادانه در خاک زندگی می‌کنند و برخی دیگر در ارتباط با ریشه گیاهان هستند. مثال همیشگی از این نوع باکتری‌ها، ریزوبیوم است که در ریشه حبوبات زندگی می‌کند. این فرآیند تبدیل به‌نام تثبیت نیتروژن شناخته می‌شود.
از نیتروژن تثبت‌شده در زمین، ۶۰٪ توسط روند طبیعی و زیستی میکروب‌ها به‌وجود آمده است. ۲۵٪ نیز سهم کودهای ساخته دست بشر است. از آنجا که هزینه انرژی در حال افزایش است، تولید کودهای حاوی نیتروژن نیز گران تمام می‌شود. بنابراین چرخه طبیعی تثبیت نیتروژن در تولید مواد غذایی اهمیت روزافزونی دارد.
میکروارگانیسم‌های خاک رشد گیاه را افزایش می‌دهند
بعضی از میکروب‌های خاک، انواعی از مواد مفید در خاک تولید می‌کنند که به رشد بیشتر گیاه ختم می‌شود، مانند آکسین‌ها (Auxins)، جیبرلین‌ها (Gibberellins) و آنتی‌بیوتیک‌ها.
میکروب‌های خاک، آفات و بیماری‌های خاک را کنترل می‌کنند
بهترین مثال از کاربرد میکروب‌های خاک در کنترل آفت‌ها، محصولی تجاری است که از باکتری خاک بدست می‌آید و با نام باسیلوس تورینجنیس (Bt – Bacillus thuringiensis) معروف است. این باکتری آفت کرم‌ابریشم برروی محصولات کشاورزی را از بین می‌برد. برخی از نژادهای Bt برای از بین بردن سوسک‌ها و مگس‌ها نیز کاربرد دارند. از انواعی از گونه‌های قارچ به‌نام تریکودرما (Trichoderma) به‌عنوان عوامل کنترل زیستی بر علیه بیماری‌های قارچی گیاهان که اغلب در ریشه بروز می‌کنند، استفاده می‌شود. کاربرد انواع مختلف دیگری از قارچ‌ها برای از بین بردن حشرات نیز در کشاورزی مرسوم است.