细菌在有机物质分解的作用和为高等植物释放营养物的研究上在上世纪最后20年中得到了发展。已知许多细菌和真菌能够分解蛋白质形成氨，并发现了反硝化作用。纤维素分解的研究也有了开端。对微生物研究的一系列新发现，引起了人们极大兴趣。农业工作者甚致期望土壤微生物学会给农业带来革命，正象医用细菌学给医学带来的革命一样。由于大量研究结果的累积，20世红初期就相继出版了几本专著总结士壤微生物学研究成果。应该着重指出的是土壤微生物学的泰斗瓦克斯所著《土壤名生物学原理》一书。这本书1927年出版修订第二版。它的问世可以看作是这一学科正式诞生和成熟的一个重要标志。这是一部全面系统介绍土壤微生物学的巨著，他阐明了土壤微生物学的研究对象与任务，用科学根据闸进了上壤微生物及其作用同土壤肥力和植物营养的密切关系。为土壤中植物营养元素生物循环学说建立了理论根据，这是现代土壤学的重要基础之一，在威廉斯著《土壤学》和拉塞尔《土壤条件和植物生长》等优秀著作中得了充分的反映。
瓦克斯曼和他的同事们对耕地和自然环境中微生物组成以及它们在有机质分解中的作用进行了大量的工作。他们研究了植物残体物质分解的各个阶段，直到腐殖质的形成，他的重要著作《腐殖质—来源、化学成分、在自然界的重要性》充分地讨论了这个几i纪以来人们的感兴趣的问题。瓦克斯曼的工作不但丰富了有机质分解的微生物学知识，他对土壤微生物的一个重要类群，放线菌的研究也做出了卓越的贡献。尽管以后他这方面的工作离开了生物学本身，但是为抗生素工业的发展奠定了基础。而抗生菌和抗生素在农业中也有广阔应用前景。他的工作也证明土壤中蕴藏着无限的有益微生物资源。
在豆科植物氮素营养的特殊性方面，继布兴高之后，赫尔利格尔和惠尔法斯进行了出色的研：1886年9月赫尔利格尔在柏林举行的第59届德国科学家和医师大会上发表了题为“”植物的氮素养料是什么？“”的研究报告，指出豆科植物的根瘤具有固氮功能。这一报告引起了强烈反响，既振奋人心，也遭到反对。两年后(1888年)赫尔利格尔和惠尔法斯发表了详尽的长篇研究报告，确证了他们的结论。同年贝依林克从根瘤中分离获得了根瘤菌的培养。这是历史上所获得的第一个固氮微生物。一百年来生物固氮作用方兴末艾的研究就是从这里发端的。维诺格拉基于1893年分离获得了土壤中第一个自生固氮微生物--厌氧性的巴斯德梭菌。贝依林克于1901年获得好氧性固氮微生物—圆褐固氮菌。由于生物固氮作用对农业的重要意义，它后来是土壤微生物学中一个研究得最为活跃的领域。弗雷德等于1932年出版了《根瘤菌和豆科植物》一书，威尔逊(Wilson)于1940年发表《共生固氮作用的生物化学》一书，系统地总结了第一阶段这些方而研究的成果。
苏联的几位土壤科学的经典作家，柯斯特切夫和威廉斯等非常重视微生物在土壤中的作用。威廉斯提出微生物区系因土类不同而有本质上的区别。微生物区系的研究成为土壤微生物的一项重要内容。米舒斯金认为进行土壤微生物分析时，不仅应当考虑微生物的总数及其生理群，还要尽可能地注意不同微生物在土壤中的状态，他和他的同事们对不同土壤的微生物区系进行了大量研究，特别己在芽孢细菌的地理分布方面的工作积累了丰富的资料。
