En plus d'être intéressé par les micro-organismes eux-mêmes, le domaine de la microbiologie médicale est également préoccupé par l'immunologie, en regardant les défenses humaines contre ces organismes et comment elles peuvent être améliorées ou renforcées. Les chercheurs étudient également la pathologie, le cours que prend la maladie dans le corps, et de l'épidémiologie, la science concernée par comment et pourquoi les maladies se propagent. Microbiologistes médicaux ont des compétences qui peuvent être appliquées à des flambées de maladies émergentes, les problèmes en cours avec des micro-organismes, et une variété d'autres problèmes médicaux.