Кафедра была организована в 1939 году доцентом Е.В.Талалаевым и функционировала до 1970 года как кафедра физиологии и микробиологии.

Первоначально занятия на кафедре по физиологии растений и микробиологии осуществлялись доцентом Евгением Васильевичем Талалаевым и ассистентом Анной Михайловной Талалаевой. Занятия по физиологии и анатомии человека велись ассистентом Александром Михайловичем Фивейским. Кроме того, для чтения лекций по некоторым спецкурсам приглашались специалисты из других учебных заведений.

С 1939 по 1952 годы на кафедре осуществлялась специализация студентов по физиологии растений и микробиологии. За этот период по профилю кафедры было подготовлено 86 специалистов.

Научная работа кафедры до 1952 года проводилась в области почвенных микробиологических исследований и обмена веществ в культурах плесневых грибов.

С 1949 года, помимо упомянутых научных исследований на кафедре начаты работы по изучению использования микроорганизмов в защите растений. В результате проведенной работы Е.В.Талалаевым был выделен из погибших гусениц сибирского шелкопряда и описан новый вид энтомопатогенного микроорганизма, получивший название Bac. thuringiensis var. dendrolimus Tal. На основе этой бациллы автором в 1953 году в Иркутском университете был создан первый отечественный бактериальный препарат для защиты растений от вредных насекомых в нашей стране, получивший название "Дендробациллин".

В настоящее время дендробациллин нашел широкое применение для борьбы с вредными насекомыми в сельском и лесном хозяйствах нашей страны, давая значительный экономический эффект при сохранении леса и выращенного урожая. Преимущество дендробациллина перед другими методами и средствами защиты растений и, в частности химическими, состоит в том, что дендробациллин безвреден для полезных насекомых и теплокровных животных, его действие на вредителей избирательно. 
В 1956 году на штатную должность доцента кафедры по циклу физиологии и анатомии человека и животных приглашен Лев Николаевич Могилев, под руководством которого в дальнейшем начаты исследования по физиологии объемного зрения.

С 1963 года чтения лекций и проведения практических занятий по физиологии растений приглашаются сотрудники Сибирского Института физиологии и биохимии растений СО АН СССР.
Лекции по физиологии растений читали: профессора Николай Николаевич Овчинников, Аркадий Николаевич Коровин, Федор Эдуардович Реймерс, лекции по биохимии читала профессор Ада Тимофеевна Платонова. Практические занятия по физиологии растений вели Надежда Михайловна Шиханова и Мария Петровна Саляева.

В 1963 году при кафедре организуется проблемная лаборатория микробиологии под руководством профессора Е.В.Талалаева. С этих пор на биолого-почвенном факультете начал действовать учебно-научный комплекс: кафедра - проблемная лаборатория микробиологии, в составе 17 человек.

Научные исследования Е.В.Талалаева на кафедре и в проблемной лаборатории микробиологии стали известны не только в нашей стране, но и за ее пределами и положили начало Сибирской школе микробиологов по защите растений от вредных насекомых с использованием микроорганизмов. В 1964 году на кафедре открывается специализация по общей микробиологии с целью подготовки микробиологов для народного хозяйства.

Большая загруженность педагогической работой на кафедре не позволяла в полной мере Е.В. Талалаеву осуществлять руководство научными исследованиями в проблемной лаборатории при выполнении государственных тем-заданий. Поэтому в 1967 году Е.В.Талалаев оставляет заведование кафедрой и сосредотачивает усилия на фундаментальных исследованиях в разработке микробиометода, а на заведование кафедрой приглашается доцент кафедры К.Н. Данович.

Под руководством профессора Е.В.Талалаева были заложены научно-педагогические основы для создания специализации по физиологии растений, микробиологии, физиологии человека и животных, которые позволили в дальнейшем организовать на биолого-почвенном факультете три самостоятельные кафедры.

В 1970 году произошло деление кафедры физиологии и микробиологии на две самостоятельные кафедры физиологии и микробиологии; на заведование последней приглашается доктор биологических наук Александра Григорьевна Гриневич. На момент организации кафедры штат преподавателей был представлен следующим составом: зав. кафедрой А.Г.Гриневич, профессор кафедры Е.В.Талалаев, доцент Г.Б.Талалаева, ст. преподаватель Т.В.Завезенова, ст. преподаватель И.Н. Жданов. Впоследствии для работы на кафедру были приглашены доцент Р.В.Булгадаева, ст. преподаватель А.М.Колодкин, ассистент И.Н.Сидорова, ассистент Е.И.Заборских.

С 1971 года на кафедре осуществляется целевая подготовка специалистов-микробиологов для молочной промышленности, с дополнительным набором в 25 студентов. В связи с большой потребностью для народного хозяйства микробиологов, по предложению ведомств вводится специализация по микробиологии на вечернем отделении. Ежегодный набор на кафедру по дневной и вечерней формам обучения составлял 59 человек.

Для подготовки специалистов и закрепления теоретических знаний в учебном процессе принимают участие НИИ и предприятия микробиологической и молочной промышленности в качестве баз производственных практик. Практические занятия студентов-микробиологов, проходящих практику на молочных комбинатах, высоко оценивается руководителями этих предприятий, которые часто поручают студентам-практикантам работу заводского микробиолога.

Подготовка специалистов в ВУЗе немыслима без выполнения научно-исследовательской работы преподавателей и студентов. С этой целью кафедра имела ряд договоров о научном творческом содружестве с такими учреждениями как Среднеазиатский научно-исследовательский институт защиты растений в г. Ташкенте, Алтайским филиалом ВНИИМС г. Барнаул, Сибирским филиалом ВНИИМ г. Омск, Всесоюзным научно-исследовательским институтом маслоделия и сыроделия г. Углич, Восточно-Сибирским технологическим институтом г. Улан-Удэ, ВНИИБМЗР г, Кишинев, Институт биофизики АН СССР, Институт комплексных проблем г. Хабаровск, Противочумный институт, ЧИПР СО АН СССР г, Чита.

На протяжении всех лет учебно-научной деятельности кафедры председателями Государственной Аттестационной Комиссии отмечается высокий научный и методический уровень дипломных работ, глубокие знания студентов, их способность к планированию научного эксперимента и интерпретации микробиологических результатов. Научно-практическая тематика многих дипломных работ позволила комиссии рекомендовать их результаты к внедрению в практику народного хозяйства страны и продолжению исследований в рамках аспирантуры. Только за последние три года подготовлено 62 специалиста-биолога, из них 37 - специализирующихся по общей и 25 - технической микробиологии.

На современном этапе ведется активная работа по совершенствованию методов образовательного процесса на кафедре. В рамках ФЦП "Интеграция" коллектив кафедры микробиологии ИГУ и Института геохимии СО РАН с 1997 г. осуществляют совместные работы по созданию "Восточно-Сибирского учебно-научного центра (музея) по микробиологии". Формируется материально-техническая и информационная база учебно-научного центра, проводятся совместные исследования, создаются по научно-отраслевому принципу выставочные экспозиции музея в области микробиологии.

В 2002 г. состоялось открытие музея микробиологии ИГУ, расположенного на площадях кафедры. Этот музей, сочетающий в себе три главные функции - коллекционную, просветительскую и научную, приобретает особую роль в системе образования в современный период. Показать разнообразие микроорганизмов, значение и масштабы их деятельности, уникальность производственно-ценных свойств, место в эволюционных преобразованиях - одна из задач центра-музея. Материалы будут отражать все аспекты развития микробиологической науки, в том числе и результаты региональных микробиологических исследований Восточно-Сибирского региона. Это позволит студентам представить разнообразие направлений исследований в регионе, расширить базовые знания в области микробиологии, определиться в выборе тем дипломных работ и сферы дальнейшей деятельности.

Этому способствовали и конференции, проведенные в рамках работ по микробиологическому направлению проекта № А0037 "Восточно-Сибирский учебно-научный центр фундаментального естествознания". Авторским коллективом впервые проведены в г. Иркутске сугубо микробиологические конференции: в 1999 г. - "Биоразнообразие микроорганизмов Восточно-Сибирского региона и их научно-практическое использование" и в 2002 г. - "Оценка современного состояния микробиологических исследований в Восточно-Сибирском регионе. Роль профессора Е.В. Талалаева в развитии фундаментально-прикладных направлений в микробиологии". Участниками конференции являлись не только ведущие специалисты в области микробиологии и биотехнологии, но и аспиранты и студенты. В числе участников конференции 2002 г., посвященной 100-летию со дня рождения Е.В. Талалаева, были и ученики научной школы профессора.

В настоящее время сотрудниками кафедры доцентами к.б.н. Г.Б. Талалаевой, к.б.н. О.Ф. Вятчиной продолжаются исследования по биологии, систематике кристаллообразующих культур, поиску продуцентов, причем эколого-географическое обследование затрагивает не только территорию Сибири, но и Дальнего Востока, Камчатки, Монголии. Созданы коллекции энтомопатогенных бактерий. Г.Б. Талалаевой разработан метод идентификации новых штаммов с использованием поли- и моновалентных сывороток. Разработкой инсектицидных препаратов успешно занимается профессор кафедры микробиологии, д.б.н. Б.Н. Огарков. 
А.П. Макарова, наряду с селекцией молочнокислых бактерий для выработки диетической лечебной молочной продукции, проводит отбор антагонистически активных штаммов с целью использования их в качестве пробиотиков в лечении домашних птиц. В тесном контакте с сотрудниками Института географии СО РАН она изучает почвенные и урбанизированные экосистемы Байкальского региона. Особенности функционирования микробиоценозов почв в условиях Сибири, определение их санитарно-гигиенических и эколого-микробиологических характеристик, биохимической активности почв - предмет новых учебных программ для студентов кафедры с включением регионального компонента.

Материалы многолетних исследований сотрудников кафедры находят отражение в учебно-образовательном процессе. Совершенствуются старые и разрабатываются новые программы, учебно-методические пособия и указания на основе выполненных региональных работ, в том числе и в рамках ФЦП "Интеграция".

Результаты научно-педагогической и музейной деятельности кафедры микробиологии ИГУ и Института геохимии СО РАН в 1998-2000 г.г. представлялись на выставках в СибЭкспоЦентре и положительно оценивались комиссией (диплом - 1998 г. и благодарственное письмо - 1999 г.).