微生物肥料的功效是一种综合性作用，一般不直接为农作物提供营养元素，主要起间接营养的作用，归纳起来主要有如下几方面。

增进土壤肥力

这是微生物肥料的主要作用之一。例如各种自生、联合或共生的固氮微生物肥料，可以增加土壤中的氮素含量；多种溶磷、解钾的微生物，如芽孢杆菌、假单胞菌的应用，可以将土壤中难溶的磷、钾分解出来，转变为作物能吸收利用的磷、钾化合物，使作物生长环境中的营养元素供应增加。一些微生物肥料的应用，增加了土壤中的有机质，提高了土壤的肥力。

改良土壤结构

微生物还能分泌产生大量的胞外多糖类物质，如荚膜多糖、肽聚糖等。研究表明，这些有益微生物产生的糖类物质，占土壤有机质的0.1%，它们能与植物根系分泌物、土壤胶体等共同作用,形成土壤团粒结构。此外，它们还参与腐殖质形成，改善土壤理化性质。

刺激作物生长

有些微生物肥料中的微生物还可分泌植物激素类物质、维生素等，刺激和调节作物生长发育。例如，固氮菌等能够产生多种活性物质(生长素、环己六醇、泛酸、吡哆醇、硫胺素等)，固氮菌培养物中可检测到吲哚-3-乙酸；荧光假单孢菌的所有菌株均能产生赤霉素和类赤霉素物质，部分菌株还能产生吲哚乙酸，少数菌株能合成生物素和泛酸；丛枝菌根真菌能诱导牧草植株产生细胞分裂素(CTK)，改变脱落酸(ABA)与赤霉素的比例。

改善作物品质

许多微生物肥料能改善作物品质。根瘤菌固定的氮素能输往籽粒，使得豆科作物籽粒蛋白质含量提高。此外，一些蔬菜施用某些微生物肥料之后，能增加其中的维生素含量，降低叶菜类作物中的硝酸盐含量，提高果菜类作物中的糖分含量等。