以往人们所认为的生物住所，也就是生物圈，主要都是在陆上或海中。在地上有接受太阳能进行光合作用的植物，还有以植物为食的各种动物。海洋中也有利用太阳能生长发育的各种水生植物，以这些植物为食的鱼类和其他各种生物。追根究底，这些生物都是靠太阳能生存的。
最近几年的研究发现，有多到令人惊讶的微生物种类，悄悄地并且大量地生活在过去被人认为环境严酷、绝对无法生存的地底深处，此处没有光线、没有氧气，只有高温和高压。这些微生物多数完全不需要太阳能，它们会利用地球内部的热能来合成它们所需的有机物。这种生活方式推翻了我们以往的常识，或许可以说，它们是一种新的生命形态。
此外，一般认为在地下深处岩石和地层缝隙里生活的微生物中，有从太古时期就被封在地下，就这么一直存活下来的微生物。若人们对地下微生物进行调查研究，说不定可以找到生命的共同祖先，甚至生命起源的线索，在特殊环境的微生物当中，也有可能找到具有分解有毒物质或合成有用物质等功能的微生物种类。
为了研究调查地下微生物的性质、分布等情况，日本在岐阜县土岐市东浓地球科学中心（核燃料循环）的东浓矿山地下坑道，设置了地球化学实验室。
在实验中，地下的温度会随着越来越接近地球内部的地核而升高，从地表往下每增加1000米深，温度约上升20℃～30℃。目前生物生存温度的最高纪录是113℃，专家估计生物的最高生存温度可达120℃～150℃。因此，即使地下5000米处也可能有生物生存。陆上的生物圈再多也只有30～100米的厚度。此外，占地球表面70%的海洋平均水深也不过3800米，由此可知，地下生物圈是如何巨大了。
有人对地下微生物的生物量进行估算，结果令人惊讶。地下生物圈可能比我们目前所知的陆上及海洋生物的生物量更多。
地下生物圈不只是大，而且还是与现今的生物观念完全不同的“另一个新世界”。与地表不同的特殊环境中生存的微生物中，或许有具备现在尚不知道的特殊功能的微生物。现在已发现能分解原油及一部分农药的微生物、分解二氧化碳的微生物以及具有各式各样特殊的微生物。探索这些具有特殊功能的微生物，也是地下生物圈研究的目的之一。
地底下有自己合成有机物作为养分，而不依赖太阳光能源的生物。这样的生物说不定是在生命诞生时，地球还没有氧气，且高温、高压的时候所残留下来的。地下可以说是生物演化的“时间胶囊”，像是“地底的加拉巴哥群岛”。专家认为，地下深处的环境与生命诞生时的环境大致相同，因而研究地下生物也相当于研究生命诞生时的生物。
