关于微生物方面，明代对大型真菌已有更广泛和深入的认识。如李时珍《本草纲目》记载真菌已近三十种，除选录历代关于大型真菌的资料外，其中粟奴、粳谷奴、皂荚蕈、蘑菇、鸡■、舵菜六种是李时珍新增加的。就所收载的真菌数量而言，历代文献中当以此书最丰富，如潘之恒《广菌谱》所载真菌，全部可见于《本草纲目》。该书记载：“蘑菇出山东、淮北诸处”，“长二三寸，本小末大，白色柔软，其中空虚，状如未开玉簪花”。又稠膏蕈“生孟溪诸山。秋中雨零露浸，酿山膏木腴，发为菌花。生绝顶树杪，初如蕊珠，圆莹类轻酥滴乳，浅黄白色，味尤甘。已乃张伞大若掌，味顿渝矣”等等。说明当时人们对这些菌类的产地、形色及生境的观察和了解已相当细致了。
对于真菌发生的问题，以前长期被蒙上神秘的色彩，没有正确的认识。如历代本草著作中都沿袭《神农本草经》的说法，视灵芝为神草。李时珍则批判了灵芝为“神草”的说法，他说：“芝乃腐朽余气所生，正如人生瘤赘，而古今皆以为瑞草，又云服食可仙，诚为迂谬。”关于芝的生成，这种看法固然并不正确，但这表明李时珍已将芝的发生与其他菌类的发生同样看待，并没有什么特殊的神异性。在研究大型真菌的历史上，这无疑是一大进步。他还提到，“方士以木积湿处，用药傅之，即生五色芝”。这是我国较早关于灵芝培养的记载。经过长期的探索，我们现在已经掌握了灵芝的习性，不仅可在野外大量采集，而且在室内也可以大批栽培了。
有关红曲制造方法的记载，也是较早见于《本草纲目》。其中提到制红曲有“入曲母”，“以帛密覆”，“热即去帛摊开”，用新汲水分次蘸湿等工艺过程。由于红曲霉生长缓慢，在自然条件下很难像其他霉菌一样生长得好，所以在培养红曲霉时要先加入曲母，这相当于现在的接种，以便使红曲霉从一开始就获得生长优势。在培养过程中原料时摊时聚，是为了维持较高的有利于红曲霉而不利于其他霉菌生长的湿度，这是利用红曲霉比其他霉菌耐温的特性来抑制杂菌的生长。分次蘸水，是为了控制原料的含水量，使得红曲霉可以长入米粒内部，而又不至于在米粒内部进行糖化发酵和酒化发酵。通过这样的操作程序，就可以得到色红心实的优良细曲。宋应星《天工开物》也详细记述了红曲的制法，其中在原料里加明矾水的做法，是红曲培养技术上的一大创造。加入明矾水可以调节酸度，有助于抑制杂菌生长。这些培养技术体现了古代人民对微生物生长特性的深刻认识，即使在今天，对于培养微生物来说，也是值得借鉴的。
此外，明代在对植物病害和病原微生物的认识和防治方面也有不少有价值记载。如《天工开物·乃粒》对稻瘟病的发病原因和处置方法作了较全面的叙述。俞宗本《种树书》记有用雄黄或硫磺烟薰治疗果树病害，这是用化学药剂防治植物病害的方法。在未见到病原微生物的古代，这些从农业实践中总结出来的宝贵经验，对于防治植物病害起了重要作用。