1. Nhiệt độ
Nhiệt độ ảnh hưởng lớn đến tốc độ của các phản ứng sinh hóa học trong tế bào, do đó làm cho vi sinh vật sinh sản nhanh hay chậm. Nói chung, nhiệt độ cao làm biến tính các loại prôtêin, axit nuclêic. Căn cứ vào khả năng chịu nhiệt, người ta chia vi sinh vật làm 4 nhóm : vi sinh vật ưa lạnh, vi sinh vật ưa ấm, vi sinh vật ưa nhiệt và vi sinh vật ưa siêu nhiệt. Người ta sử dụng nhiệt độ cao để thanh trùng, nhiệt độ thấp để kìm hãm sự sinh trưởng của vi sinh vật.
2. Độ ẩm
Hàm lượng nước trong môi trường quyết định độ ẩm mà nước là dung môi của các chất khoáng dinh dưỡng là yếu tố hóa học tham gia vào các quá trình thủy phân các chất. Nhìn chung vi khuẩn đòi hỏi độ ẩm cao, nấm men đòi hỏi ít nước hơn, còn nấm sợi có thể sống trong điều kiện độ ẩm thấp. Do đó, nước có thể được dùng để khống chế sự sinh trưởng của từng nhóm vi sinh vật. Mỗi loại vi sinh vật sinh trưởng trong một giới hạn độ ẩm nhất định.
3. pH
Độ pH ảnh hưởng đến tính thấm qua màng, hoạt động chuyển hóa vật chất trong tế bào, hoạt tính enzim, sự hình thành ATP... Dựa vào độ pH của môi trường, người ta có thể chia vi sinh vật thành ba nhóm chính : vi sinh vật ưa axit, vi sinh vật ưa kiềm, vi sinh vật ưa pH trung tính. Trong quá trình sống, vi sinh vật thường tiết các chất ra ngoài môi trường làm thay đổi độ pH của môi trường.
4. Ánh sáng
Mức năng lượng trong lượng tử ánh sáng tùy thuộc vào độ dài bước sóng của tia sáng. Vi khuẩn quang hợp cần năng lượng ánh sáng để quang hợp. Ánh sáng thường có tác động đến sự hình thành bào tử sinh sản, tổng hợp sắc tố, chuyển động hướng sáng ...
Bức xạ ánh sáng có thể tiêu diệt hoặc ức chế vi sinh vật. Ví dụ : tia tử ngoại (độ dài sóng 250 - 260 nm) thường làm biến tính các axit nuclêic ; các tia Rơnghen, tia Gamma và tia vũ trụ (độ dài sóng dưới 100 nm) làm ion hóa các prôtêin và axit nuclêic dẫn đến đột biến hay gây chết.
5. Áp suất thẩm thấu
Sự chênh lệch nồng độ của một chất giữa 2 bên màng sinh chất gây nên một áp suất thẩm thấu. Vì vậy, khi đưa vi sinh vật vào môi trường nhiều đường, muối, tức là môi trường ưu trương thì nước trong tế bào vi sinh vật bị rút ra ngoài, gây co nguyên sinh, do đó chúng không phân chia được.