Depuis la découverte des microorganismes, au XVIIème siècle, leur étude, leur sélection et les améliorations apportées par la génétique, la santé et l'alimentation humaine ont connu des avancées sensibles. Parmi les différentes variétés d'êtres vivants microscopiques, 3 catégories ont un rapport direct avec les progrès réalisés : ce sont les moisissures, les levures et les bactéries.
Les moisissures sont des champignons microscopiques. Dans de bonnes conditions de vie, elles produisent un réseau de filaments microscopiques, le mycélium, qui s'étend très rapidement sur le support organique ou l'aliment qu'elles ont colonisé. Si certaines moisissures sont dangereuses pour l'Homme, notamment par suite de leur production de molécules toxiques (mycotoxines), bon nombre d'entre elles, au contraire, sont recherchées, car elles sont comestibles, apportant parfois une saveur originale aux aliments, et jouant un grand rôle dans la fabrication d'aliments courants (fromages notamment). Certaines d'entre elles, comme le Penicillium, ont la capacité à synthétiser des molécules antibactériennes, comme la pénicilline, auxquelles on a donné le terme d'antibiotiques.
Les bactéries, organismes vivants microscopiques de très petite taille (moins de 0,002 mm de longueur la plupart du temps), sont présentes dans tous les milieux du globe (air, eaux douces, saumâtres ou salées, sols, surface et milieu interne des animaux, etc...). Elles jouent un rôle fondamental dans les grands cycles naturels, comme les cycles du carbone et de l'azote, et contribuent en permanence à la vie sur Terre. Si quelques variétés de bactéries sont pathogènes pour l'Homme, l'immense majorité d'entre elles est inoffensive, et de nombreuses espèces utiles et bénéfiques à l'espèce humaine : aide à la production d'aliments (fromages , yaourts,...), de médicaments, d'antibiotiques, protection au niveau de la flore intestinale (microbiote), assainissement des eaux usées,...
Les levures, champignons microscopiques unicellulaires, sont utilisées dans la production d'aliments courants : pains, pâtes levées, bière, vin,... mais aussi dans l'élaboration de certains antibiotiques ou d'agents de sapidité. Elles constituent également un sujet d'étude important dans le domaine de la génétique et de la médecine, ainsi que du génie biologique : la richesse des molécules synthétisées par les différentes variétés de levures constitue une grande source d'innovation dans les différents domaines de l'alimentation humaine.