主要来源于植物和（或）动物，施于土壤以提供植物营养为其主要功能的含碳物料。经生物物质、动植物废弃物、植物残体加工而来，消除了其中的有毒有害物质，富含大量有益物质，包括：多种有机酸、肽类以及包括氮、磷、钾在内的丰富的营养元素。不仅能为农作物提供全面营养，而且肥效长，可增加和更新土壤有机质，促进微生物繁殖，改善土壤的理化性质和生物活性，是绿色食品生产的主要养分。在罗马时代，农民就发现在种植过豆科植物的大田里种植谷类作物时，其产量有所提高，因此，就注意到细菌能增富农业土壤中的营养。直至19世纪，德国的苜蓿种植者和美国的一些大豆种植者，他们利用苜蓿田或大豆田的土壤，转移接种至新的农田，从而使作物产量得到提高。1838年，法国农业化学家布森高（J.B.Boussingault）发现了豆科植物能固定氮。并于1843年建立了第一个农业试验站，对各种轮作制中作物产量和成分进行了较为精确的分析。

1886-1888年德国科学家赫尔里格尔（H.Hellriegal）在砂培条件下证明，豆科植物只有形成根瘤菌才能固定大气中的氮。1888年荷兰学者贝叶林克（M.W.Beijerinck）分离了根瘤菌，这是微生物肥料方面的突破。现已明确那是根瘤菌的作用。这些细菌的发现，促使了第一家美国公司纳特尔公司于1898年生产和销售了土壤细菌接种剂。自此以后，就有诸多的细菌制剂用于土壤和农作物种子的拌种和包衣。

20世纪20年代，又有一些新的微生物制剂用于大田土壤和农作物，但效果不甚理想。20世纪40年代，美国农业部颁发了生物杀虫剂许可证，至今已有20多种不同的微生物产品为这一目的而使用。

1937年，苏联微生物学家克拉西尼科夫和密苏斯金研制了“固氮菌剂”。从而开创了细菌肥料的先河，由于种种原因，这种微生物肥料都先后停止了大规模生产。1940年前后，亚洲研制了一种以蓝细菌（藻类）为主而用于稻田的生物肥料。其在持续农业中仍然发挥着巨大的作用。

不管生物肥料的历史如何，微生物制剂仍继续向前发展。自20世纪80年代开始，人们以极大的精力关注着用于环境和农作物的生物肥料，其原因是这类产品能有效地解决存在的一些问题，特别是无公害和消除环境的污染。因此，要研制出一种既具有肥料功能，又具有消除环境污染的能力，就十分困难。其难点在于：（1）一种微生物具有提供植物营养功能（如固氮基因等），但不一定能具有分解污染的能力（即分解物质的基因）。要实行基因转移十分困难，还要巨大的投资。（2）土壤污染物种类很多，现已有105种以上的物质对环境造成了污染。这些污染物结构和化学成分各不相同，所以不可能用105种微生物混合一起来做成制剂。基因转移更难以达到；（3）生物杀虫剂和生物除莠剂等的原理和菌种差异十分巨大，原则上为一菌一种用途。所以只能制成单一的菌剂。而且发挥作用的时间较长。（4）生物肥料中的菌剂有些不是典型的土壤微生物，当其制成菌剂施入土壤后难以成活，而且在使用前通常也只能保持3个月的货架期。