Mikrobiologický ústav rozvíjí výzkumnou činnost v mikrobiologii a imunologii se zaměřením na výzkum základních vlastností mikroorganizmů. Studuje se genetika, struktura, ultrastruktura, morfologická a biochemická diferenciace prokaryontních i eukaryontních mikroorganizmů na úrovni buněčné i molekulární, dělení, fyziologie mikroorganizmů, vliv mikroorganizmů a jejich složek na rostlinné a živočišné hostitele, a to i na člověka. Zkoumají se biotransformační a biodegradační aktivity mikroorganizmů, biologicky účinné látky produkované mikroorganizmy a je stanovována jejich chemická struktura. Jsou také konstruovány vysokoprodukční kmeny mikroorganizmů. Modelovými organizmy jsou bakterie, kvasinky, vláknité houby, řasy a vyšší eukaryota. Ústav uchovává mezinárodně registrovanou sbírku basidiomycetů. Ústav má vlastní biotechnologickou jednotku, ve které ověřuje mikrobiologické a biotechnologické procesy v poloprovozním měřítku. V imunologii se hledají cesty, jak posílit obranyschopnost lidského organizmu a jak léčit některá onemocnění imunitního systému. Studují se směrovaná cytostatika a imunosupresiva a jejich využití v medicíně. Pro imunologický výzkum ústav chová bezmikrobní zvířata. Výsledky tohoto základního výzkumu nacházejí uplatnění ve farmaceutickém a fermentačním průmyslu, v aplikované ekologii a v humánní i veterinární medicíně.