Geomikrobiologie je kombinací geologie a mikrobiologie. Geomikrobiologii zajímá role mikrobů a mikrobních procesů v geologických a geochemických procesech a naopak. Geomikrobiologie je velmi důležitá při vypořádání se s mikroorganismy v podzemních vodách a veřejných zásobách pitné vody.
Další oblastí studia geomikrobiologie je studium extrémofilních organismů (mikroorganismy přežívající v prostředí, které je normálně považováno za nehostinné. Mezi takováto prostředí mohou patřit velmi horká prostředí (horké prameny, nebo černí kuřáci na dnech oceánů), extrémně slaná prostředí, nebo dokonce vesmírné prostředí, jako jsou půdy Marsu, nebo komety.