微生物肥料的作用机理根本不同于化学肥料。能够提供一种微生物群落的叫“单一微生物肥料”或“专一微生物菌剂（肥料）”；能够提供两种以上多种微生物群落的叫“复合微生物菌剂（肥料）”。根据微生物的作用划分，可以将微生物菌剂划分为“固氮细菌（菌剂）”、“解磷细菌（菌剂）”、“解钾细菌（菌剂）”、“腐解细菌（菌剂）”等。这些微生物菌剂都可以选择性地为农业生产服务。
微生物肥料的作用主要是提供对作物生长有益的“微生物群落”，而不是“营养元素”。这些有益的微生物施到土壤中后，能产生各种不同作用。例如：以固氮细菌为主的微生物肥料能通过细菌的活动，固定空气中的氮元素，供作物生长时吸收利用——即“固氮”作用；以解磷细菌为主的微生物肥料则通过细菌的活动，分解土壤中部分不能被作物吸收的磷元素，使磷从土壤中分解出来，供作物生长时吸收利用——即“解磷”作用；以解钾细菌为主的微生物肥料主要作用是，通过细菌的活动，分解土壤中部分不能被作物吸收的钾元素，使钾从土壤中分解出来，供作物生长时吸收利用——即“解钾”作用。同时，微生物在土壤中的生活、活动，可产生很多代谢产物或分泌物，这些分泌物对作物的生长有刺激作用。
总的来讲，微生物菌肥的作用就是细菌的固定、分解、分泌作用，影响到土壤中的营养养分的变化。土壤中营养养分变化了，生长在土壤中的作物的生长情况当然也要变化。所以，微生物的作用是“作用”于土壤中、“反应”在作物上。如果土壤养分太低，微生物肥料（菌剂）也无回天之力，还得加施有机肥或化肥。
