无菌车间又叫无菌室，它的要求更高，除了按洁净室要求处理空气中微粒外，还需要对室内空气进行处理，即同时要去除生物污染源，对室检查还需要对室内空气采样培养，以杜绝感染源。医院手术室、血液透析室、药品及三类一次性医疗用品生产都要求使用无菌室；但是检测时需要检测浮游菌、沉降菌等菌落数。
无菌定义是要求没有活体微生物的存在，为了达到无菌车间内没有活体微生物，无菌车间在产品制造过程中需要采取各种方法来去除制品中原有的微生物和防止制品受到微生物的污染。那么，在无菌车间中，使空间内达到无菌要求，就是室内环境控制的重点。控制微生物的生长、杀灭或去除微生物的方法通常有两种，一种为化学类，另一种为物理类。其中，化学方法有化学剂、气化双氧水、臭氧和环氧乙烷等；物理方法有湿热或干热、辐射和过滤等。
无菌容器和密封件以及灌装封口作业的局部暴露区域内空气的洁净度应达到100级要求，该洁净度下每立方米空气中含有≥0.5靘的粒子数应不得过3500个，空气浮游菌的含量应不得超过5CFU/m3。
无菌操作区域内的100级洁净区内的空气在其使用点处应经过滤器过滤后呈单向流态（层流）输送，流速应满足空气以活塞的方式吹除灌封区内的悬浮粒子的需要。
在获得了无菌环境和无菌材料后，还要保持无菌状态，才能对某种特定的已知微生物进行研究或利用它们的功能，否则外界的各种微生物很容易混入。外界不相干的微生物混入的现象，在微生物学中叫做污染杂菌。防止污染是微生物学工作中十分关键的技术。