微生物生态学的基本目标是研究自然界中的微生物，确定其物理和化学微环境，并分析其代谢过程和相互作用。由于微生物的体积小，必须使用高分辨率技术从微观上观察和理解其代谢。在水生和陆地环境中，微电极已用于许多微生物生态实验。

在微生物生态学中使用微电极可以解决自然环境中的精细化学梯度。例子包括氧气，硫化氢，一氧化二氮，硝酸盐，亚硝酸盐和氢气在沉积物和生物膜中的微生物代谢。异质环境中的小规模化学梯度，例如植物的根表面，海洋沉积物中的动物洞穴，底栖微生物垫和多孔土壤等。