发酵用的菌种有很多种，常见的有乳酸菌、酵母菌、霉菌和枯草芽孢杆菌等。这些菌种在发酵过程中起着不同的作用，例如乳酸菌可以产生乳酸，降低环境pH值，抑制有害微生物生长；酵母菌则可以分解糖类，产生酒精和二氧化碳；霉菌则可以分解有机物质，产生各种酶和有机酸等；而枯草芽孢杆菌则可以分泌多种酶类，促进饲料中复杂有机物的分解。
发酵是利用微生物的代谢活动来生产各种物质，而常用于发酵的微生物主要包括细菌、真菌、酵母等。其中，乳酸菌是常用于生产酸奶、酸菜等食品的微生物，产生的乳酸可增强食品的口感和营养价值；酿酒酵母则是生产啤酒、米酒等饮品的重要微生物，其代谢过程会产生大量的二氧化碳和乙醇；青霉菌则可用于制备青霉素等抗生素。此外，还有许多其他微生物，如乳酸杆菌、曲霉菌、醋酸杆菌等，均可用于发酵生产中。
用于发酵食品中的细菌，主要有醋酸杆菌、非致病棒杆菌和乳酸菌3种。醋酸杆菌常见于腐烂的水果、蔬菜、酸果汁、醋和饮料酒中。属革兰氏阴性无芽孢杆菌，兼性好氧，但易出现退化型。退化型菌体出现枝状、丝状等弯曲状。老培养物中的菌株革兰氏染色也常常出现变化。醋酸杆菌能氧化乙醇使之成为乙酸，因而是制造食醋的主要菌种。 醋酸杆菌
非致病棒杆菌经常从土壤、水、空气和被污染的细菌培养皿或血平板中分离得到。非致病棒杆菌中的谷氨酸棒杆菌、力士棒杆菌、解烃棒杆菌经常用于味精（L-谷氨酸盐）的生产。它们能将糖分解成有机酸，并将含氮物质分解成铵离子，再进一步合成谷氨酸并积累于发酵液中。乳酸菌能产生乳酸，是发酵乳制品制造过程中起主要作用的一类菌。按其对糖发酵特性可分为同型发酵菌和异型发酵菌。