Vi sinh vật có mặt ở hầu hết các môi trường sinh thái nhờ sở hữu đa dạng các con đường trao đổi chất. Vi sinh vật là yếu tố chìa khóa trong các chu trình chuyển hóa vật chất trong tự nhiên, do vậy là nền tảng của các quy trình công nghệ xử lý các chất ô nhiễm trong môi trường. Phòng Sinh thái Vi sinh vật Ứng dụng được thành lập từ năm 2018 (trước đây là phòng Sinh thái Vi sinh vật), là một trong số ít các phòng thí nghiệm ở Việt Nam thực hiện các nghiên cứu chuyên sâu về vi sinh vật trong mối tương tác với môi trường tự nhiên và với động, thực vật. Trên cơ sở đó, nghiên cứu hướng tới ứng dụng các quá trình chuyển hóa sinh học nhờ vi sinh vật để làm sạch chất ô nhiễm, giảm phát thải khí nhà kính, xây dựng các quy trình/giải pháp công nghệ phục vụ mục tiêu bảo vệ môi trường và chống biến đổi khí hậu.

   Nghiên cứu vi sinh vật trong các chu trình tuần hoàn vật chất trong tự nhiên, tương tác của chúng với môi trường và động thực vật nhằm định hướng ứng dụng trong bảo vệ môi trường và ứng phó với biến đổi khí hậu.