Serguéi Nikoláievich Vinogradski fue el científico forjador de la ecología microbiana y la microbiología ambiental.
Nació el 1 de septiembre de 1856 en Kiev (antiguo Imperio ruso, actual Ucrania). A los 18 años ingresó al Conservatorio Imperial de Música de San Petersburgo donde estudió piano por dos años. Se retiró y se matriculó en la Universidad de San Petersburgo; allí estudió botánica con Nevskia Famintzin y química junto a Nikolaj Menšutkin. Obtuvo su diploma en 1881 y el grado académico en ciencia botánica en 1884.
En 1885 trabajó en la Universidad de Estrasburgo con el famoso botánico Anton de Bary; este mismo año fue reconocido por su trabajo sobre las bacterias del azufre.
Se estableció en Zúrich en 1888 y se enfocó en la investigación de los procesos de nitrificación. Identificó los géneros Nitrosomonas y Nitrosococcus —que oxidan de amonio a nitrito— y Nitrobacter, que oxida de nitrito a nitrato.
En 1891 retornó a San Petersburgo, donde se encargó de la División de Microbiología General del Instituto de Medicina Experimental. Durante estos años identificó al anaerobio obligado Clostridium pastorianum, capaz de fijar nitrógeno atmosférico. En 1894 publicó un informe sobre el ciclo del nitrógeno en la naturaleza.
Fue electo como miembro honorario de la Sociedad de Moscú de Ciencias Naturales en 1901, así como miembro correspondiente de la Academia Francesa de Ciencias, de las cuales se retiró en 1905.