稳定期后，如再继续培养，微生物的生长则进入了衰亡期。在衰亡期内，微生物细胞死亡的速率超过新生的速率，群体中总活菌数明显下降。这时细胞普遍衰老，内含物增加，液泡出现，有部分细胞会产生自溶。细胞会积累或释放一些代谢产物。生产上可根据不同的需要，适时加以收集。

以上所介绍的只是一种典型的生长曲线，主要适合于细菌、酵母菌等单细胞微生物，而且还要在一些先决条件之下。事实上，在自然环境中，很多菌种的生长规律跟上述不同，而以算术级数增加。这是因为这些菌种需要某种必需的生长因子，如维生素等。这些生长因子能影响生长速率，但不能完全消除生长。而在自然环境中，生长因子的浓度极低，一旦被细菌繁殖用去一部分后，就会影响下一步的细菌生长率，因而造成算术级数生长现象。