首先，土壤微生物可以形成土壤結構。土壤并不是單純的土壤顆粒和化肥的簡單結合，作為土壤的活躍組成分, 土壤微生物在自己的生活過程中，通過代謝活動的氧氣和二氧化碳的交換，以及分泌的有機酸等有助于土壤粒子形成大的團粒結構，最終形成真正意義上的土壤。土壤微生物的區系組成、生物量及其生命活動對土壤的形成和發育有密切關系。
其次，土壤微生物最顯著的成效就是分解有機質。 比如作物的殘根敗葉和施入土壤中的有機肥料等，只有經過土壤微生物的作用，才能腐爛分解，釋放出營養元素，供作物利用，并形成腐殖質，改善土壤的結構和耕性。
第三，土壤微生物還可以分解礦物質。土壤微生物的代謝產物能促進土壤中難溶性物質的溶解。例如磷細菌能分解出磷礦石中的磷，鉀細菌能分解出鉀礦石中的鉀，以利作物吸收利用，提高土壤肥力。另外，尿素的分解利用也離不開土壤微生物。這些土壤微生物就好比土壤中的肥料加工廠，將土壤中的礦質肥料加工成作物可以吸收利用的形態。
另外，土壤微生物還有固氮作用。氮氣占空氣組成的4/5，但植物不能直接利用，某些微生物可借助其固氮作用將空氣中的氮氣轉化為植物能夠利用的固定態氮化物，有了這樣的土壤微生物，就相當于土壤有了自己的氮肥生產車間了。
在植物根系周圍生活的土壤微生物還可以調節植物生長。植物共生的微生物如根瘤菌、菌根和真菌等能為植物直接提供氮素、磷素和其他礦質元素的營養以及有機酸、氨基酸、維生素、生長素等各種有機營養，促進植物的生長。土壤微生物與植物根部營養有密切關系。
土壤中各種微生物之間有互惠互利的，也有相互敵對的。例如，土壤中存在一些抗生性微生物，他們能夠分泌抗生素，抑制病原微生物的繁殖，這樣就可以防治和減少土壤中的病原微生物對作物的危害，所以，土壤中的微生物其實也有不利的一面，比如病原微生物。
微生物還可以降解土壤中殘留的有機農藥、城市污物和工廠廢棄物等。把他們分解成低害甚至無害的物質，降低殘毒危害。當然，這些所有的功能都是由不同種群的微生物完成的，每一個功能的實現也需要有大量的微生物共同工作才行。