放线菌主要能促使土壤中的动物和植物遗骸腐烂。放线菌中也有致病菌，如牛放线菌，在口颊、齿龈等部位发生损伤时能侵入组织内 ，引起放线菌病。最主要的致病放线菌是结核分枝杆菌和麻风分枝杆菌，可导致人类的结核病和麻风病。
放线菌最重要的作用是可以产生、提炼抗菌素，目前世界上已经发现的2000多中抗菌素中，大约有56%是由放线菌（主要是放线菌属）产生的，如链霉素、土霉素、四环素、庆大霉素等都是由放线菌产生的此外有些植物用的农用抗菌素和维生素等也是由放线菌中提炼的。放线菌在甾体的转化、石油的脱蜡、污水的处理等方面也有广泛的用途，在自然界的氮素循环中也起着一定的作用。
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