Las microalgas se utilizan en varios procesos biotecnológicos, como la producción de biocombustibles debido a sus altos rendimientos de biomasa, en la agricultura como biofertilizantes, en la producción de productos de alto valor añadido, en la descontaminación de aguas residuales, o como modelos biológicos para la captura de carbono. El número de estas aplicaciones biotecnológicas está aumentando, y por lo tanto, cualquier avance que contribuya a reducir costos y aumentar la rentabilidad económica puede tener un impacto significativo. Los organismos fijadores de nitrógeno, a menudo llamados diazótrofos, también tienen un gran potencial biotecnológico, principalmente en la agricultura como alternativa a los fertilizantes químicos. Los consorcios microbianos suelen realizar tareas más complejas que los monocultivos y pueden ejecutar funciones que son desafiantes o incluso imposibles para cepas o especies individuales. Curiosamente, las microalgas y los organismos diazótrofos son capaces de adoptar diferentes tipos de asociaciones simbióticas. Ciertos corales y líquenes exhiben esta relación simbiótica en la naturaleza, lo que mejora su adaptación. Sin embargo, esta relación también puede ser creada artificialmente en condiciones de laboratorio con el objetivo de mejorar algunos de los procesos biotecnológicos que cada organismo lleva a cabo de forma independiente. Como resultado, la utilización de microalgas y organismos diazótrofos en consorcios está generando un interés significativo como una alternativa potencial para reducir los costos de producción y aumentar los rendimientos de biomasa de microalgas, así como para producir productos derivados y servir a propósitos biotecnológicos. Esta revisión hace un esfuerzo por examinar las asociaciones de microalgas y organismos diazótrofos, con el objetivo de resaltar el potencial de estas asociaciones en la mejora de varios procesos biotecnológicos.