生物降解在1961年被第一次描述，微生物可以将有机物分解成碳、氢、氧。生物降解在地球中物质元素的循环扮演者重要的角色。

自然界中的生物降解菌的种类繁多，可被微生物降解的有机物也多种多样，包括碳氢化合物、多氯联苯（PCBs）、多环芳烃（PAHs）等物质，微生物可利用其作为营养物质。有机物的降解速率由很多因素共同决定，如光照、水分、氧气、温度等。此外，许多有机化合物的降解速率还受到生物利用度的限制，必须释放到溶液中才能被生物降解。生物降解能力可以通过多种方式进行测量，如呼吸计量法可用于好氧微生物降解速率的测定，通过检测产生的二氧化碳量对生物降解能力进行评价。对于厌氧微生物的生物降解速率，可以通过产甲烷量进行测量。

由于人类的活动，大量的污染物和废弃物被释放到环境中。在全球范围内，每年有十亿多吨的化合物被释放空气和水中。每年新合成大约1000种产品，商业化使用60000～95000种化学品。在这些物质中，大部分是化学农药，被作为除草剂、杀虫剂、杀真菌剂、杀软体动物剂、杀线虫剂和植物生长调节剂等广泛应用于作物的生产，以尽量减少病虫害，保护作物产量损失以避免产量的下降。

微生物降解农药时的生化反应有：①氧化反应，包括羟化反应（如芳香族羟化、脂肪族羟化、氮羟化）、环氧化、氮氧化、磷氧化、硫氧化、氧化性脱烷基、脱卤、脱胺。②还原反应，包括硝基还原、还原性脱卤、醌类还原等。③水解反应，一些酯、酰胺和硫酸酯类农药都含有可以被微生物水解的酯键，如对硫磷、苯胺类除草剂等。④缩合和共轭形成，缩合包括将有毒分子或一部分与另一有机化合物相结合，从而使农药或其衍生物失去活性。

合成塑料种类非常繁多，广泛应用于生产生活中的合成塑料包括聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、聚苯乙烯（PS）、聚氯乙烯（PVC）、聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）、聚氨酯（PU）等。在陆地上，填埋于地下的塑料垃圾数十年不腐，一些质轻的塑料包装材料会形成很严重的“白色污染”。光降解、机械的剪切、化学侵蚀等物理化学因素，可以导致大片段塑料被破碎成小片段塑料，最终被处理为直径小于5毫米的微塑料进入生态系统。研究表明，每年有480万～1270万吨的塑料进入海洋。日本科学家研究发现，菌株Ideonella sakaiensis  201-F6可以分解塑料，并且仅需要一种酶就可以完成解聚。赤红球菌C208（Rhodococcus ruber  C208）能利用光解后的PE膜为唯一碳源生长，能通过30天的培养，降解8%的PE，这证明了其至少能消耗一部分PE氧化后的产物。