依据不同时期微生物肥料研发特点和产品中有效菌种类、组成、功能，可将我国微生物肥料发展历程归纳为三大阶段。

第一阶段为单一营养菌种阶段。这一阶段我国最早问世的微生物肥料是可促进豆科作物结瘤固氮的根瘤菌制剂；后来，联合、自生固氮菌及溶磷解钾菌等菌种的研究取得重大进展，尤其20世纪80-90年代初期，相继出现多种以单一营养菌如根瘤菌、固氮菌、解磷菌、解钾菌、放线菌等为主体的微生物肥料产品，并显现出巨大推广应用效果。
该阶段微生物肥料研发重心在于利用微生物特性，提高土壤中作物必须营养元素含量，尤其是氮素含量。其典型特征为产品中有效菌为单一菌种，此产品称之为第一代微生物肥料。
虽然根瘤菌、自生或联合共生固氮菌、溶磷解钾菌和放线菌等表现出较好效果，但由于这期间化肥大量施用，使得微生物肥料应用技术发展缓慢。直到90年代后期，化肥对土壤环境污染问题和农业可持续发展问题受到重视，促使微生物肥料发展进入第二阶段，诞生第二代微生物肥料。
      第二阶段发展重心在于发挥多种营养型微生物特征，提高土壤中养分和肥料利用率。根据化学复合肥原理，选用固氮菌、溶磷菌、解钾菌等单一营养型菌种复合成的微生物肥料，开发出系列“营养互补型”微生物肥料。这类肥料通过微生物生命活动，以分解土壤中难溶磷、钾及作物必需的其他矿物质养分，固定空气中的氮等方式为农作物提供多种养分。
第二代微生物肥料由于其安全环保有效，近10年来得到快速发展。目前我国市面上销售的微生物肥料大多属于第三代微生物肥料，第二代微生物肥料对改善土壤生态环境、提高生物安全性有着重要作用，但就其单纯提供植物养分功能却与化肥功能重叠，且微生物肥料速效性不如化肥好。这些缺憾影响第二代微生物肥料深入发展。另外，农作物连作在农业生产中极其普遍，由此引起的土传病虫害非常严重，尤其在设施栽培中土传病虫害更为突出，这些问题无法通过施用化肥或第二代微生物肥料施用加以克服和解决。
      在此情况下，微生物肥料发展进入第三个发展阶段。
      这一发展阶段重心是克服化学农业对农业环境及农产品质量胁迫作用，主要是把营养菌种和生防促生菌种复合，利用多菌株及其众多次生代谢产物，开发出具有营养、调理、植保三效合一的“肥药兼效型”复合微生物肥料产品。
第三发展阶段产品注重生物防治、阻控药害和调节生长作用，力图实现微生物肥料在补充营养、生长调理、修复土壤、和防控病虫害方面效应实现“四效合一”。应用在农作物生产上，既能固氮溶磷解钾及活化土壤中多种难溶性矿物质养分，充分转化利用土壤中潜在肥源，促进农作物对养分的吸收和利用，从而减少化肥施用量和提高肥料利用率，又能不用或少用化学农药就能达到有效的抗逆和植保功效。
这类微生物肥料是低碳绿色环保型产品，在持续供给作物养分、增加土壤有机质、改善土壤结构和提高土壤肥力，尤其在控制和克服因长期过量使用高碳化肥和农药引起的土壤连作障碍和降低农药残留方面具有独特效果。