从系统发育类群分包括病毒、古菌、细菌、真菌以及一些小型的原生生物和超微藻等；从生活史状态分包括附着和浮游微生物。湖泊生态系统中微生物数量众多、种类丰富。由于微生物个体微小、缺乏明显的分类学特征，而且绝大多数的湖泊微生物无法在脱离其自然生境后被分离和纯化培养，因此限制了人们对湖泊中绝大部分微生物的认识。20世纪80年代末，分子生物学技术和研究方法的引入，开始逐步建立对湖泊微生物群落多样性和组成的认识。以细菌为例，在湖泊中共发现21个典型淡水细菌门类，其中变形菌门、蓝细菌门、拟杆菌门、放线菌门和疣微菌门是最主要的5个门。以高通量测序和生物信息学分析为基础的组学研究方法（例如单细胞基因组学、宏基因组学、蛋白质组学、转录组学及基因芯片）快速发展，使得人们能够对湖泊中的微生物群落结构和功能开展更加深入而全面的研究。

微生物是湖泊生态系统中食物链和食物网的重要组成部分，驱动着湖泊生态系统中绝大多数生物活性元素的形态转化和地球化学循环。湖泊微生物是湖泊其他微小生物如原生动物等的重要食物。微生物是湖泊生态系统重要的分解者，对于输入湖泊的各类污染物质的分解和转化是湖泊自净作用的主要方式。湖泊微生物的数量、群落组成和生态功能受到湖泊自身物理、化学和生物过程所具有的区域性特征影响，呈现丰富的多样性。