V přirozených podmínkách bakterie (ale i mikroskopické houby a prvoci) rostou v podobě biofilmu. V běžném životě jsme se s ním již všichni setkali, jedná se o ony slizké povlaky vytvářející se na povrchu předmětů ve vlhkém prostředí.
Biofilmy jsou definovány jako strukturovaná mikrobiální společenství, uložená v mezibuněčné hmotě a adherující k inertním i živým povrchům. Slizovitá mezibuněčná matrix je tvořena exopolysacharidy mikrobiálního původu. Není však jednolitá. Obklopuje jednotlivé buňky i mikrobiální mikrokolonie a spolu s nimi vytváří složité struktury obsahující volné, poměrně široké prostory či kanálky, kterými proudí voda. Voda přináší živiny a odnáší zplodiny metabilismu. Biofilmy tedy svou strukturou připomínají tkáně vyšších organismů. Mnohdy je stavba biofilmu ještě složitější, protože se na jeho vzniku může podílet i několik druhů mikrobů.
Bakterie rostoucí v podobě biofilmu se svými fenotypickými vlastnostmi zásadně liší od bakterií planktonických. Již samotné přilnutí bakterií na nějaký povrch (většinou se tak děje pomocí fimbrií) spouští činnost některých genů, především genů pro tvorbu extracelulárních polymerů. Jakoby bakterie měly zárodek hmatu, jímž poznají přítomnost pevného povrchu, aby mohly začít produkovat lepkavé slizovité substance a vytvářet mikrokolonie. Po jisté době dosáhne množství bakterií kritického počtu a slizem obklopené mikrokolonie se začnou diferencovat v pravý biofilm. V množící se populaci bakterií se totiž chemické signály z jednotlivých buněk natolik zesílí, že vyvolají expresi specifických genů a tvorbu nových produktů. Tomuto jevu se říká quorum sensing a vyskytuje se i v jiných situacích než při tvorbě biofilmu. Za příznivých podmínek se z povrchu biofilmu odlučují jednotlivé planktonické bakterie, případně celé jejich shluky. Mohou se tak šířit a kolonizovat nové oblasti.
Na rozdíl od volných, planktonicky rostoucích bakterií, jsou bakterie v biofilmu nesrovnatelně více chráněny před nepříznivými podmínkami prostředí. V přírodě tedy společenstva bakterií v biofilmu lépe odolávají vysychání, fágům, amoebám živícím se bakteriemi, toxickým látkám včetně desinfekcií. V makroorganismu pak biofilmové populace téměř zcela vzdorují účinku fagocytů, protilátek a antibiotik, které jinak spolehlivě likvidují volné planktonické bakterie. Biofilmy tedy působí jako ložiska, z nichž se chorobný proces stále obnovuje a která ani obrana těla, ani terapeutické zásahy nejsou schopny eliminovat.
Příklady onemocnění, v jejichž patogenezi se uplatňuje tvorba biofilmu, a příklady mikrobů v biofilmu přítomných jsou zubní kaz (viridující streptokoky), zánět středního ucha (hemofily), osteomyelitis ( Staphylococcus aureus spolu s dalšími mikroby), záněty žlučových cest (gramnegativní střevní tyčinky), subakutní bakteriální endokarditida (viridující streptokoky) nebo zánět plic při cystické fibróze (Pseudomonas aeruginosa a Burkholderia cepacia). Velmi snadno se biofilmy vytvářejí na površích různých pomůcek a náhrad zaváděných do makroorganismu. Jedná se především o intravenózní katetry (koagulasa negativní stafylokoky, zejména Staphylococcus epidermidis), umělé srdeční chlopně a kloubní náhrady, jakož i chirurgické stehy (Staphylococcus aureus i koagulasa negativní stafylokoky), cévní štěpy (různé grampozitivní koky), nitroděložní tělíska (aktinomycety), močové katetry (Escherichia coli a další gramnegativní tyčinky), kontaktní čočky (Pseudomonas aeruginosa, grampozitivní koky) a jiné.