超微細菌是小于0.1μm?³的細菌。超微細菌也已從土壤中回收，似乎是革蘭氏陽性，革蘭氏陰性和缺乏細胞壁的物種的混合物。由于超微細菌的大小較小，因此具有相對較高的表面積與體積之比，這有助于在貧營養（即營養缺乏）條件下生長。相對較小的超微細菌也能使較大的生物體寄生。已經觀察到一些超微細菌是各種真核生物和原核生物的專性或兼性寄生蟲。使超微細菌達到其較小尺寸的一個因素似乎是基因組最小化，例如在小微P. ubique的情況下，其1.3 Mb的小基因組似乎沒有其他遺傳基因，例如非編碼DNA、轉座子、染色體外元件等。 但是，缺乏來自超微細菌的基因組數據自從與其他許多原核生物一樣，對超微細菌的研究由于其培養困難而受到阻礙。

加州大學伯克利分校伯克利實驗室的細菌學研究產生了超小型微生物物種的詳細顯微鏡圖像。成像的細胞平均體積為0.009立方微米，這意味著其中約15萬個細胞可以容納在人的頭發上。這些水是在科羅拉多州來福的地下水樣本中發現的，這些水是通過通常被認為可以對水進行殺菌的過濾器進行過濾后得到的。然后將這些樣品帶到Berekeley實驗室的生命科學部門，并用2-D和3-D低溫透射電子顯微鏡進行分析。這些超小型細菌的圖像顯示出致密的DNA螺旋線，很少的核糖體，類似頭發的纖維狀附件以及最小化的代謝系統。這些細胞可能會從其他細菌中獲得最重要的營養和代謝產物。標本的基因組測序發現基因組長約一百萬個堿基對，并且發現的物種來自多個門。細菌在超小尺寸范圍內被認為很普遍，但難以檢測。

超微細菌通常與超微細胞混淆，超微細胞是處于饑餓狀態下的休眠，抗應激形式的較大細胞（即這些較大的細胞下調其代謝，停止生長并穩定下來）它們的DNA可以產生可以存活數年的超微細胞），而小尺寸的超微細菌則不是饑餓反應，即使在營養豐富的條件下也能保持一致。

術語“納米細菌”有時在科學文獻中與超微生物同義使用，但超微生物不同于聲稱的納米細菌或“鈣化納米顆粒”，后者被認為是直徑為0.1μm的活生物體。這些結構現在被認為是無生命的，并且可能是無機材料的沉淀顆粒。