Mikroorganizma veya mikrop mikroskobik, yani insanların çıplak gözle göremeyeceği kadar küçük olan organizmalardır. Mikroorganizmaların incelenmesine mikrobiyoloji denir.

Mikroorganizmalar bakterileri, mantarları, arkeleri, protistleri ve virüsleri içerir ve bilinen en eski yaşam formları arasındadır. Bu dört mikroorganizma türünden ilki serbest yaşayan ya da parazit olabilir. Virüsler her zaman diğer canlıların içinde üredikleri için sadece parazit olabilirler.

Mikroorganizmaların çoğu tek hücrelidir, ancak insan gözüyle görülebilen tek hücreli protistler vardır ve bazı çok hücreli türler mikroskobiktir.

Mikroorganizmalar, okyanus tabanındaki sıcak su kaynakları ve yer kabuğundaki kayaların derinlikleri de dahil olmak üzere, sıvı suyun bulunduğu hemen hemen her yerde yaşarlar. Bu tür habitatlar ekstremofiller tarafından yaşanmaktadır.

Mikroorganizmalar, ayrıştırıcı olarak hareket ettikleri için ekosistemlerde besin geri dönüşümü için kritik öneme sahiptir. Bazı mikroorganizmalar havadaki azotu da alabildikleri için azot döngüsünün önemli bir parçasıdırlar. Patojenik veya zararlı mikroplar diğer organizmaları istila edebilir ve hastalığa neden olabilir.