Los consorcios mutualistas de microalgas y bacterias diseñados pueden ser un medio para ensamblar una nueva combinación de capacidades metabólicas con ventajas biotecnológicas potenciales. Las microalgas son organismos prometedores para la producción sostenible de metabolitos de interés comercial, como lípidos, carbohidratos, pigmentos y proteínas. Varios estudios revelan que el crecimiento de microalgas y el almacenamiento celular de estos metabolitos pueden mejorarse significativamente mediante la co-cultivación con bacterias promotoras del crecimiento. Esta revisión resume el estado del arte de los consorcios de microalgas y bacterias para la producción de metabolitos microalgales. Discutimos el conocimiento actual sobre el mutualismo entre microalgas y bacterias y los mecanismos de las bacterias para mejorar el metabolismo de las microalgas. Además, se esbozan las rutas potenciales para una biorefinería de microalgas y bacterias en un intento de superar los fracasos económicos y los balances energéticos negativos de los procesos de producción existentes.