Les micro-organismes et quelques invertébrés recyclent une partie des éléments nutritifs tels que l’azote ou le phosphore et les rendent disponibles pour les racines. Les microorganismes contrôlent aussi les échanges de gaz carbonique avec l’atmosphère et participent à la séquestration du carbone dans le sol.

Certains micro-organismes peuvent décontaminer un sol pollué, en particulier par des hydrocarbures, car ils ont la capacité de dégrader des polluants organiques (ex : les bactéries Pseudomonas ou les champignons Penicillium).

Véritables ingénieurs des écosystèmes, les lombrics dominent la macrofaune du sol. Ils fragmentent et enfouissent la matière organique lors de leurs déplacements. Grâce au réseau de galeries qu’ils creusent, ils favorisent l’aération du sol, l’infiltration de l’eau et l’enracinement.

L’activité biologique souterraine est aussi au coeur de la relation sol/plante.

Par exemple, les rhizobia sont des bactéries qui infectent les racines des légumineuses et forment des nodosités où l’azote de l'air est fixé, satisfaisant l'essentiel des besoins en azote de la plante. Une partie de la faune du sol contribue également à la protection des plantes contre les nuisibles, parasites et autres maladies.

Des nématodes ont été utilisés avec succès comme auxiliaires, en tant qu’agents de lutte biologique contre une gamme étendue d'insectes nuisibles, notamment les charançons sur fraisier, les mouches des fruits et les sirex.

Certaines espèces du sol sont au contraire responsables de maladies. Les nématodes phytoparasites attaquent les racines des plantes occasionnant ainsi des pertes de rendement très préjudiciables à l’agriculture.