在羅馬時代，農民就發現在種植過豆科植物的大田里種植谷類作物時，其產量有所提高，因此，就注意到細菌能增富農業土壤中的營養。直至19世紀，德國的種植者和美國的一些大豆種植者，他們利用苜蓿田或大豆田的土壤，轉移接種至新的農田，從而使作物產量得到提高。1838年，法國農業化學家布森高（J.B.Boussingault）發現了豆科植物能固定氮。并于1843年建立了第一個農業試驗站，對各種輪作制中作物產量和成分進行了較為精確的分析。

1886-1888年德國科學家赫爾里格爾（H.Hellriegal）在砂培條件下證明，豆科植物只有形成根瘤菌才能固定大氣中的氮。1888年荷蘭學者貝葉林克（M.W.Beijerinck）分離了根瘤菌，這是方面的突破。現已明確那是根瘤菌的作用。這些細菌的發現，促使了第一家美國公司納特爾公司于1898年生產和銷售了土壤細菌接種劑。自此以后，就有諸多的細菌制劑用于土壤和農作物種子的拌種和包衣。

20世紀20年代，又有一些新的微生物制劑用于大田土壤和農作物，但效果不甚理想。20世紀40年代，美國農業部頒發了生物許可證，至今已有20多種不同的微生物產品為這一目的而使用。

1937年，蘇聯微生物學家克拉西尼科夫和密蘇斯金研制了“固氮菌劑”。從而開創了細菌肥料的先河，由于種種原因，這種微生物肥料都先后停止了大規模生產。1940年前后，亞洲研制了一種以藍細菌（藻類）為主而用于稻田的生物肥料。其在持續農業中仍然發揮著巨大的作用。

不管生物肥料的歷史如何，微生物制劑仍繼續向前發展。自20世紀80年代開始，人們以極大的精力關注著用于環境和農作物的生物肥料，其原因是這類產品能有效地解決存在的一些問題，特別是無公害和消除環境的污染。因此，要研制出一種既具有肥料功能，又具有消除環境污染的能力，就十分困難。其難點在于：（1）一種微生物具有提供植物營養功能（如固氮基因等），但不一定能具有分解污染的能力（即分解物質的基因）。要實行基因轉移十分困難，還要巨大的投資。（2）土壤污染物種類很多，現已有105種以上的物質對環境造成了污染。這些污染物結構和化學成分各不相同，所以不可能用105種微生物混合一起來做成制劑。基因轉移更難以達到；（3）和生物除莠劑等的原理和菌種差異十分巨大，原則上為一菌一種用途。所以只能制成單一的菌劑。而且發揮作用的時間較長。（4）生物肥料中的菌劑有些不是典型的土壤微生物，當其制成菌劑施入土壤后難以成活，而且在使用前通常也只能保持3個月的貨架期。