微生物的分解作用是指微生物將動植物殘體或排泄物中的有機物質分解成簡單的無機物質的過程。這一過程主要由營腐生生活的細菌、放線菌、真菌等微生物完成，某些土壤動物也具有一定的分解能力。在分解過程中，微生物會利用胞外酶將大分子物質如多糖、蛋白質、核酸、脂類等分解成小分子營養物質，然後這些小分子營養物質被微生物吸收並進入細胞內進行生物氧化作用。這個過程包括需氧和厭氧兩種方式。需氧微生物主要通過有氧呼吸將營養物質分解，並產生二氧化碳進入無機界；而厭氧微生物則在無氧條件下通過無氧呼吸或發酵的方式進行分解。
微生物的分解作用對於土壤生態系統和生物圈的物質循環至關重要。它不僅有助於清除動植物殘骸，還將有機物質轉化為簡單的化合物，釋放出能量和養分，如氮、磷、鉀等，供給植物生長和微生物代謝所需。此外，微生物分解產生的膠體物質和黏土礦物的粘結劑能促進土壤顆粒的團結，改善土壤的通透性和水分保持能力，從而增加土壤肥力。
然而，微生物的分解活動受到多種因素的調控和限制，如土壤pH值、溫度、濕度等環境因素，以及化學農藥的使用、土地利用方式的改變和污染物的輸入等。了解和控制這些因素對於維持土壤生態系統的健康和功能至關重要。