微生物是一類非常微小的生物體，由于其體積小，數量多，種類繁多，傳統上它們在群體中的研究曾經受到一定的困難。但是，隨著單細胞分離技術的不斷發展，這些問題得到了很好的解決。單細胞分離技術可以把單個微生物從微生物群體中分離出來，進而對其進行深入研究。以下是單細胞分離技術在微生物研究中的應用。
一、研究微生物生態學
在微生物生態學研究中，單細胞分離技術可以將單細胞從樣品中分離出來，從而獲得微生物群體中眾多種類和數量的基本信息。通過分隔單個細胞，可以獲得組成微生物群體的每個菌落培養物形態學，生理學及生態學氣候影響，從而分析菌落培養物間的相互作用。
二、研究微生物多樣性
微生物群體的多樣性是在物種水平上定義，因此單細胞分離技術可以更好地描述微生物群體的真實多樣性狀況。通過采集單細胞進行排序和測序，可以識別如細胞標識符等特征，這些在傳統方法中不利于分辨的特征，它們為微生物群體的多樣性分析提供了更加可靠和準確的結果。
三、篩查微生物株
單細胞分離技術是檢測、保護微生物資源和篩選優質微生物株的好工具。它可以通過對微生物群體中的個體的分離和分型，挑選出不同性質的微生物，進而研究其特性及在工業或醫學上的應用。在此基礎上，微生物學家和生物工程學家通過對微生物單細胞分離技術的研究，可以篩選出可實現生物質、生物能和生物修復功能微生物株。
四、疾病診斷
針對微生物性疾病，單細胞分離技術可以對病原體進行單個處理，不僅可以獲得單個病原體信息，能夠更準確地診斷、研究、吸引所致疾病。例如，真菌屬于一類表型多樣性較大的微生物，使用單細胞分離技術可以獲得該真菌的生理特性、遺傳特性、代謝特性等信息，進一步研究和分析相關真菌疾病及特定藥物對該疾病的治療效果。
