Mikrobiyoloji ise, canlıları inceleyen biyoloji biliminin alt dalıdır. Mikrobiyoloji bakteri, mantar, virüs, alg, protozoa ve riketsiya gibi gözle görülemeyecek kadar küçük canlıları incelemektedir. Mikroorganizmalar üç milyar yıldan daha uzun süredir dünyada yaşayan ilk canlı hücrelerdir. Mikroorganizmaların keşfi mikroskobun icadı ile paralel olarak, Athanasius Kircher’ın, 1658 yılı civarında, bir mikroskop kullanarak çürümüş et ve sütte yaşayan küçük kurtçuklar gördüğünü bildirmesi ile başlamıştır fakat henüz o yıl onun kullandığı mikroskobun büyütme gücü düşük olduğu için bakterileri görememesine sebep olmuştur. 1664 yılında, Robert Hooke küflerin yapısını tanımlamıştır. Mikroorganizmaları, özellikle farklı bakteri türlerini, yaklaşık 300× büyütebilen basit bir mikroskopla gören ilk kişi ise Antony van Leeuwenhoek’dur. XIX. Yüzyıl Sanayi Devrimi'ne kadar mikroskoplarla ilgili yeni bir keşif olmaması sebebiyle mikroorganizma keşfi ile ilgili de yeni bir gelişme kat edilememiştir. 1838 yılında, bakteri terimini kullanan Ehrenberg dört cins için en az 16 tür önermiş, 1875’te ise, bakterilerin bir kısmının spor oluşturduklarını keşfeden ilk kişi olan Ferdinand Cohn bakterilerin ön sınıflandırma sistemini geliştirmiştir. Virüslerin varlığı yine XIX. yüzyılda bilinmesine rağmen, gözlenmeleri elektron mikroskobun icadından sonra olmuştur. 

Gıda mikrobiyolojisi ile ilgili gelişmeler 1670’lerde bakteri ve küflerin her yerde var olduğunun Leeuwenhoek tarafından keşfedilmesiyle beraber olmuştur. Gıdaların bozulması, gıda fermantasyonu ve gıda kaynaklı hastalıklar konusunda mikroorganizmaların etkin rol oynadığı düşünülmeye başlanmıştır ve bunun bilimsel olarak kanıtlanması 1970‘lerde Pasteur tarafından gerçekleştirilmiştir. 1804 yılında Francois Nicolas Appert sızdırmaz cam kavanozları kaynar su içinde tutarak gıdaların korunabileceğini ifade etmiş, 1819 yılında ise Peter Durand’ın metal konserve kutuları ile yiyecekleri saklama fikri ilk kez patent almıştır. 1820 yılında Justin Kerner sosis tüketimi sonrası botulizm kaynaklı gıda zehirlenmesini tanımlamıştır. C.J. Person 1822 yılında sirke üretimi sırasında ürün yüzeyinde bulunan mikroskopik organizmayı Mycoderma mesentericum olarak isimlendirirken 1868 yılında Pasteur bu organizmanın alkolün asetik aside dönüştürülmesi ile bağlantılı olduğunu kanıtlamış ve bu mikroorganizmayı Mycoderma aceti olarak isimlendirmiştir. 1898 yılında Martinus Beijerinck bakterinin ismini Acetobacter aceti olarak değiştirmiştir. 1837 yılında Theodor Schwann şeker fermantasyonu yapan organizmayı Saccharomyces olarak isimlendirmiştir. 1838 yılında Charles Cogniard-Latour maya gelişmesinin alkol fermantasyonu ile ilişkili olduğunu ileri sürmüştür. 1856 yılında William Budd enfekte kişilerin dışkıları ile kirlenmiş suyun tifo hastalığını yaydığını ve sorunu aşmak için suda klor kullanımını savunmuştur. Louis Pasteur 1860 yılında şekerden laktik asit eldesinin belirli bakteriler, alkol fermantasyonunun ise mayaların gelişmesi sonucunda meydana geldiğini göstermiştir. L. Pasteur şarapta ekşime yapan bakterileri yok etmek için 1870 yılında, 30 dakika 62,7°C’de ıstılmasını yani pastörizasyon uygulamasını önermiştir. F. Soxhlet bu yöntemi modifiye ederek, sütü 35 dakika ısıtmış ve başta patojenlerin vejetatif formları olmak üzere birçok bozulma yapan bakteriyi öldürmek için kullanılmıştır. 1883 yılında Emil Christian Hansen, bira fermantasyonunda saf maya kültürlerini kullanmıştır. Şu an Escherichia coli olarak adlandırılan bakteri 1885 yılında Theodor Escherich tarafından dışkıdan izole dilmiş ve Bacterium coli diye adlandırmıştır ayrıca ve bazı suşlarının bebek ishali ile ilişkili olduğunu öne sürmüştür. A.A. Gartner 1888 yılında günümüzde Salmonella enteritidis olarak adlandırılan Bacterium enteritidis yediği etten izole etmiştir. 1894 yılında J. Denys hastalıklı bir inek eti ile hazırlanan yemeği yiyen bir kişinin ölümü ile piyojenik Staphylococcus’u ilişkilendirmiştir.  Aynı yıl ilk kez Alexandre Yersin Fransız bilim adamı, vebaya yol açan bir basil bulunduğunu bildirmiş, daha sonra bu basil Yersinia pestis olarak isimlendirilmiştir. 1895 yılında Harry Russell, bezelye konservesinde kötü kokulu gaz ile oluşan bombajın ısıya dirençli bakteri ve sporlarının gelişmesinin bir sonucu olduğunu göstermiştir. 1896 yılına gelindiğinde ise, Marie von Ermengem Salmonella enterica serovar enteritidis (modern nomenclature) bakterisi ile bulaşmış sosis tüketiminin insanlarda ölümcül hastalığa yol açtığını kanıtlamıştır.

Yirminci yüzyıla gelindiğinde ise mikrobiyoloji bilim tarihi çoğunlukla, genetik, nükleik asit biyokimyası ve moleküler biyoloji konuları üzerine araştırmalara yoğunlaşmıştır. 1930’lu yıllarda elektron mikroskobunun icadı ile birlikte bakteriyofajlar görüntülenip bu alanda çalışmalar yapılmıştır. 

Her geçen yıl gıda endüstrisi üretim ve dağıtım kapasitesinde artış yaşanmakta ve bu artış mikroorganizmalardan kaynaklanan gıda güvenliği riskini artırmaktadır. Gıda kaynaklı hastalıklar halk sağlığını tehdit etmekte ve ayrıca ekonomiye de önemli oranda zarar vermektedir. Tüm bu sebepler gıda mikrobiyolojisinin önemini diğer uygulamalı mikrobiyoloji alanlarına kıyasla daha da arttırmaktadır.

Gıda mikrobiyolojisi, gıdalarda bulunan ve bulunabilecek mikroorganizmalar ve bulaşı kaynakları, mikroorganizmaların çeşit ve türleri, özellikleri, starter kültür, probiyotik gibi yararlı mikroorganizmaların fermantasyon teknolojisi için önemi ve zararlı patojen mikrooganizmaların hastalık ya da intoksikasyon yapma etkileri, Ayrıca patojen ve bozucu mikroorganizmaların bulaşı ve hastalık yapma etkisinin önlenmesi için gerekli önlemler gibi konulara açıklık getirmektedir.

Bu bilim gıda sektörü ve tüm bu sektörle ilişkili olarak çalışan gıda mühendisi, beslenme ve diyetetik uzmanı, aşçı, kimyager, mikrobiyolog vb. birçok meslek grupları açısından önem arz etmektedir.

Gıdalarla mikroorganizmalar arasındaki etkileşimleri araştıran bir bilim dalıdır. Gıdalarda mevcut olan veya bulunabilen mikroorganizmaların tanımını yapar, bunları zararlı ve faydalı yönlerine göre ayırt eder. Yararlı mikroorganizmalar arasında starter kültür ve probiyotik gibi unsurların kullanımı üzerinde durur. Zararlı mikroorganizmaların ise patojenik ve toksik etkilerinin enfeksiyon, intoksikasyon ve zehirlenmelere nasıl yol açtığını anlatır. 

İlk önemli gıda zehirlenmesi, milattan sonra 900’lü yıllara Fransa’da çavdar sebebiyle (Ergotizm) meydana gelmiştir. 1546 yılında İtalyan doktor Girolamo Fracastoro, bulaşıcı hastalıkların hastalıklı kişilerden sağlıklı kişilere tohumlar (jermler) aracılığıyla geçtiğini eserlerinde ifade etmiştir. 1658 yılında Alman araştırmacı Athanasius Kircher gıdaların bozulmasına görünmeyen böceklerin sebep olduğunu savunmuştur. 1664 yılında İngiliz akademisyen Robert Hook, yaptığı mikroskop ile büyük mikroorganizmalar arasında yer alan protozoları incelemiştir. XVII. yüzyılın sonlarına geldiğimizde, Hollandalı bilim adamı Anton van Leeuwenhoek, kendi tasarladığı mikroskop sayesinde tek hücreli organizmalar olan bakterileri derinlemesine araştırmıştır. 1765’te İtalyan araştırmacı Lazzaro Spallanzani, hava geçirmeyen ve sıkıca kapatılmış et suyunun bozulmadığını ortaya koymuştur. Bu deney, kendiliğinden oluşum (abiyogenez-spontan generasyon) teorisini çürütmek amacıyla gerçekleştirilmiş, fakat yaşam için kritik olan oksijeni engellediği için benimsenmemiştir.  

1862 senesinde Fransız bilim insanı Louis Pasteur, havada bulunan yapılar ile bozulmuş yiyeceklerdeki yapılar arasında büyük bir benzerlik olduğunu gözlemlemiş ve böylece kendiliğinden oluşum (abiyogenez) teorisini çürütmüştür. Louis Pasteur, mikropların yiyeceklerdeki rolünü anlayan ve belirleyen bir araştırmacıdır. Şarapta bozulmaya yol açan mikropları ortadan kaldırmak için ısıl işlem uygulayan ilk kişidir. Bu sayede adını taşıyan pastörizasyon tekniğinin temelini oluşturmaktır. Gıda mikrobiyolojisi, günümüzde gıda güvenliği normlarının ilerlemesi, bu normların uluslararası ticaretteki rolünün artması ve ekonomik kayıpların önlenmesi açısından önemli bir bilim dalı olmuştur.

Gıda güvenliği; yiyeceklerin hazırlanması, işlenmesi, saklanması ve tüketilmesi sırasında gıda güvenilirliğini sağlamak için gereken tüm şartlar ve önlemler toplamıdır. Başka bir deyişle, gıda güvenliği, hastalık oluşturabilen mikroorganizmaların, zehirlerin, tarım ilaçlarının kalıntılarının, ağır metallerin ve yabancı maddelerin gıdaya geçişini engelleme faaliyetidir.

Gıda mikrobiyolojisi açısından gıda güvenliğini bozan hastalık yapıcı patojen mikroorganizmalar; Salmonella spp., Campylobacter spp., Staphylococcus aureus, Listeria monocytogenes, Bacillus cereus, Clostridium spp., Escherichia coli O157:H7, Shigella spp., Yersinia enterocolitica, Vibrio spp., Brucella spp., Aeromonas spp, dir. 

Gıdaların güvenilir bir şekilde sağlanması için öncelikle ISO 22000 Kalite Yönetim Sistemleri kurulmalı, uygulanmalı ve takip edilebilir hale getirilmelidir. Turizm konaklama işletmelerinde, malzeme kontrolü ile başlayarak, gıdaların saklanma sıcaklıkları ve kirlenmeye yol açabilecek fiziksel nitelikler üzerinde özen gösterilmelidir. Depolama yerlerinde her ürün çeşidi için uygun koruma şartları (sıcaklık, nem vb.) sağlanmalıdır.  Gıdaların işlenmeye başlandığı andan itibaren takip edilmeleri kolay bir şekilde sağlanmalı ve bu konuyla ilgili belgeler hazırlanmalıdır. Çiğ et, balık ve tavuk gibi gıdaların mikropların çoğalmasını azaltmak amacıyla şoklama, dondurma ve çözme işlemlerinin doğru şekilde gerçekleştirilmesi önemlidir. Gıdaların pişirilmesi gereken sıcaklık en az 72 °C olmalıdır. Tüketime uygun hale getirilen yiyecekler, büfelerde sunulmadan önce mikrobiyolojik açıdan herhangi bir kirlenme olmaması için belirli koşullarda korunmalıdır. Bununla birlikte, gıda güvenliği yönetim sistemleri yalnızca mutfakta sınırlı kalmamalı, yiyeceklerin bulunduğu tüm yerlerde (restoran, bar vb.) uygulamalı ve dışardan gelecek denetim yardımlarıyla sürdürülebilir kılınmalıdır. Gıda güvenliği sistemleri, olumsuz bir durumla karşılaşıldığında kök nedenine inilebilen bir yapı olmalıdır. Turizm sektöründeki konaklama işletmeleri, bu sistemleri kendi ihtiyaçlarına göre uyarlayarak geliştirmelidir.