Третий этап развития микробиологии может быть назван биохимическим. Владимир Иванович Палладин (1859-1922) и Сергей Павлович Костычев (1877-1931) выполнили классические исследования, изучая процессы дыхания и брожения.
Большой вклад в выяснение трансформации микроорганизмами соединений, содержащих углерод, внес Владимир Степанович Буткевич (1872-1942), который получил также интересные результаты в области экологической (морской) микробиологии.
В 90-е годы прошлого столетия были организованы учреждения, разрабатывающие вопросы сельскохозяйственной микробиологии. В Петербурге открылась Сельскохозяйственная микробиологическая лаборатория, в Москве Бактериолого-агрономическая станция.
Во многих городах (Москва, Харьков, Одесса и др.) открылись медицинские микробиологические институты, в которых велись исследования и по сельскохозяйственной микробиологии.
В 1894г. в Петровской сельскохозяйственной академии (ныне Московской сельскохозяйственный академии им.Тимирязева) был введен курс микробиологии, который читал автор первого учебника по сельскохозяйственной микробиологии, опубликованного в 1926г., Худяков.
В первом десятилетии 20 века микробиология становится обязательным предметом для изучения во многих учебных заведениях.
В 20-30 годы 20 века во многих вузах уже имелись кафедры микробиологии.
В наше время в микробиологических и биологических институтах России общего профиля организованы лаборатории, ведущие исследования в области агрономической микробиологии.
Последние данные, полученные учеными, не только сильно расширили представления о мире микробов, но и позволили получить множество новых антибиотиков, которые используются для лечебных и агрономических целей.
Микробиологические препараты весьма эффективны в борьбе с вредителями сельскохозяйственной продукции. Необходимы новые подходы к определению значимости микробиологии в сельскохозяйственном производстве. Важнейший момент в этом направлении – развитие почвенной микробиологии, основная задача которой – это регулирование количества почвенных микроорганизмов и активности микробиологических процессов для сохранения потенциального плодородия почвы и получения высоких урожаев сельскохозяйственных культур.