反刍动物的瘤胃作为一个庞大的菌种资源库，其中栖息着多种多样的微生物形成一个十分复杂的微生物系统。经过长期的进化，瘤胃微生物和宿主之间形成了一种相互依存，相互制约的动态平衡，保持这种平衡对维持反刍动物的机体健康，生产性能以及食品安全具有重要的意义。
瘤胃中的微生物主要包括细菌，真菌和原生动物，此外还有少数的噬菌体。这些微生物对反刍动物饲料中营养物质的消化具有举足轻重的作用。它们能帮助反刍动物消化纤维素和合成大量菌体蛋白，最后进入皱胃（真胃）被全部消化，成为反刍动物的主要养料。
瘤胃中的细菌
瘤胃中的细菌数量巨大，种类繁多，占瘤胃生物量的50%～80%。瘤胃内容物中细菌可达1010～1011个/mL，已从瘤胃分离出200多种，分29个属，大多数为厌氧菌和兼性厌氧菌。常见到的细菌有纤维素消化菌、半纤维素消化菌、淀粉分解菌、产甲烷菌等三四十种。
产甲烷菌
瘤胃中的真菌
瘤胃真菌在反刍动物体内已经进化数百万年，约占瘤胃总生物量的8%，它们普遍的存在于反刍动物的消化道中，生活周期约24～32小时。目前从瘤胃中分离得到的真菌共计6个属16个种之多，一般瘤胃内容物中厌氧真菌游动孢子数位103～105/mL。瘤胃真菌均生长在一个比较狭窄的温度范围内，一般为33～40℃，pH为6.5～6.8。瘤胃真菌在降解饲料，特别是大颗粒，大片段植物纤维过程中起着重要作用，因此选育具有高效降解能力的菌种有望应用于动物饲料的生产，开发和利用。
瘤胃中的原生动物
在瘤胃内容物中，原生动物数量约为105～106个/mL，常见到的原生动物主要是纤毛虫，纤毛虫体的大小约为40～200μm，数量一般为20～200万/mL。种类可分为全毛虫和寡毛虫两大类。此外，鞭毛虫也是瘤胃中常见的原生动物。反刍动物的瘤胃内有5种瘤胃鞭毛虫，虽然种类的数目很少，但它们的密度比较高，虫体很小，其长度只有4～15μm。原生动物蛋白质具有较高的生物学价值．因而能给瘤胃动物提供更多、更有效的蛋白质。另外，一些原虫可以消化纤维素．但它的消化过程与细菌和真菌消化有所不同。
瘤胃中的各微生物群落生长在同一个相互协同，相互制约，处于动态平衡的生态系统中，科研人员通过研究瘤胃中各微生物群落的生长特性，相互间竞争机制，达到促进瘤胃对营养物质的吸收，减少气体排放，提高食品安全的效果。