我所是国务院批准的首批具有博士、硕士授予权的科研单位，自1978年恢复研究生招生制度至今，共培养研究生近千名。最近几年来，硕士及博士招生中多项指标均名列全院前十名以内。逐步确立了从招生、培养、学位授予、就业等“全生命周期”管理的理念。研究生教育在研究所工作中的权重逐年增加，受到历任所领导的重视。目前我所设有微生物学、遗传学、生物化学与分子生物学三个二级学科，并设有博士后流动站；新增生物工程专业学位硕士培养点。
微生物学学科方向：我国是世界上微生物资源最丰富的国家之一。微生物资源研究反映了微生物学基础研究的水平，是国情调查、资源保护、开发和可持续利用的基础，是生物多样性研究和濒危物种保护的基础，也是包括微生物分子生物学和生物技术在内的微生物学各分支学科的基础。这一领域的研究将加速微物生资源调查、收集、系统分类的研究，扩大微生物菌种与标本保藏量，建立我国微生物物种资源库，使之成为亚洲最大的微生物菌种保藏中心和亚洲最大的菌物标本馆。在系统分类研究中普遍引入新的方法、新技术、新设想，开展生物多样性、系统进化、微生物生态研究，为大规模筛选功能物质提供材料，其中，极端微生物和对农作物有害或有益的微生物的研究以逐渐成为当前的热点研究领域。
微生物学专业研究方向主要包括：真菌及地衣学、微生物资源、分类、系统学、多样性、群体遗传与演化、协同代谢分子机理、环境微生物学、工业微生物学、系统生物技术、微生物生理学、微生物生理学、微生物代谢学、微生物生态学、微生物生化工程、分子病毒学、分子免疫学。
遗传学学科方向：分子生物学从诞生以来一直是生命科学的带头学科，微生物分子生物学又是分子生物学研究的基础，动、植物分子生物学研究离不开微生物材料，常借鉴微生物的方法并以微生物为模式物种。微生物分子生物学的研究又为生物技术的发展提供了学科基础。本着有所为，有所不为的原则，我所微生物分子生物学的研究将突出有较好基础的分子病毒学和分子遗传学，并对微生物基因组学等新生长点进行部署。研究内容主要包括微生物基因转录、翻译和翻译后水平的表达调控，微生物发育分化和代谢途径的分子机理，重要人和动植物病毒、朊病毒的分子生物学研究，农作物病原菌基因组学，微生物与植物的相互作用，微生物基因资源及与特殊环境、人口健康有关的功能基因组学，微生物分子育种的新技术、新方法研究等。
遗传学专业主要研究方向包括：微生物基因表达调控、微生物分子遗传学、发育分化、次生代谢的分子调控、极端古菌遗传与适应机制、植物生物技术、植物基因工程、植物病毒的分子生物学、植物分子生物学、微生物-植物相互作用、微生物分子育种、基因组学、微生物基因表达系统的改造、优化及利用等。
生物化学与分子生物学学科方向：自从重组DNA技术问世以来，生物技术以前所未有的速度迅猛发展，微生物以其生长速度、培养方法简单、安全易控制等特点使微生物生物技术成为现代生物技术的先导和基础，对经济发展、人民生活、国防建设均产生重大影响，微生物生物技术在商业上的巨大机遇也刺激和促进整个生命科学的发展。微生物所在这一领域的研究主要以国家目标和市场需求为导向，围绕与传统工业微生物产业的高新技术改造、粮食的高值化、微生物农药和肥料、环境保护、污染环境的微生物整治、环保产品的研究开发、微生物能源、细胞免疫学、重要致病菌的分子致病机理等有关方面展开。以微生物分子育种的新技术新方法，全面更新我所的传统微生物生物技术，内容涉及重要工业酶和代谢途径关键酶基因表达调控与基因结构的研究、新基因表达系统的研究、重要工业微生物产品代谢工程研究等。
生物化学与分子生物学专业研究主要方向包括：应用微生物的分子生物学、微生物多糖的合成与功能、分子免疫与分子病毒学、病原与宿主的相互作用、微生物代谢调控、极端环境微生物遗传机制、细胞周期调控的分子机制、EGFR与细胞自噬、微生物药物、微生物次生代谢产物的结构与功能研究、糖化学。
生物工程学科方向：微生物所长期以来和企业密切合作，为我国国民经济经济的建设与发展做出了重要贡献。在应用研究方面，在二步发酵法生产维生素C新工艺、纤维素酶、糖化酶以及其它酶制剂研究、石油发酵生产长链二元酸、谷氨酸和其它有机酸的发酵生产、烟草花叶病毒核酸和外壳体外酶促合成以及马铃薯退化病的防治研究等方面取得了重要成果。近年来，又获得了长链二元酸、乳链菌肽、低聚糖、食药用真菌、生物降解塑料、氨基酸、转基因植物等多项成果，并通过技术转让获得了巨大的经济效益，其中，前三项成果分别获得了国家科技进步二等奖和国家技术发明二等奖。生物工程领域硕士研究生教育的开展，将为社会培养一大批生命产业应用型、复合型高层次工程技术人才，对生命科学的可持续发展提供强大的人才保障。
生物工程领域（代码：430139）主要研究方向包括：污染突然生物修复工程，极端酶工程，重要丝状真菌的代谢工程，抗植物细菌病害基因工程，发酵工程，汉逊酵母源蛋白工程，酶的克隆表达及定向进化，多杀菌素的产量提高，蛋白质药物工艺设计以及疫苗工程等。
免疫学专业：拥有从表位鉴定、T细胞识别到T细胞检测、表位疫苗设计的8支研究团队，初步形成研究T细胞免疫的完整体系和平台，将为国家重大传染病防控、新型疫苗设计、抗肿瘤疫苗研发及交叉保护提供理论基础和新技术手段。主要研究方向包括：细胞免疫学，疫苗工程，抗体工程，分子免疫学，免疫遗传学，免疫基因组学，T细胞免疫调节，免疫学前沿进展，医学免疫学，肿瘤免疫学，抗感染免疫学，微生物与免疫学，结构免疫学和免疫治疗等。
病原生物学专业：面向国家战略需求，开展重要病原微生物的生物学基础研究工作，着重于动物源性病原跨种间传播研究，揭示病原-宿主相互作用的分子机制，为传染病防控提供基础性、前瞻性的技术与理论支撑，坚持源头创新，推动相关技术产业发展。主要研究方向包括：医学微生物学，医学病毒学，医学细菌学，病原菌耐药的分子机制，病原生物学，病原与宿主的相互作用，病原菌适应性的微进化研究，病原菌的系统生物学，病原基因组学，感染基因组学, 临床微生物学，微生物基因分型及临床检测技术，人体微生物组学，微生物致癌机理，抗病毒信号通路，抗感染微生物药物，病原微生物感染与宿主免疫，病原微生物的变异与耐药和病原微生物感染研究与诊疗技术。
