工業發酵是有意利用發酵來生產對人類有用的產品。除了大規模生產發酵食品和飲料外，工業發酵在化學工業中也有廣泛的應用。商業化學品，如醋酸、檸檬酸和乙醇是通過發酵制成的。此外，幾乎所有商業化生產的工業酶，如脂肪酶、轉化酶和凝乳酶，都是用轉基因微生物發酵制成的。在某些情況下，生物質的生產本身就是目標，如單細胞蛋白質、面包酵母和用于奶酪制作的乳酸菌的啟動培養物就是如此。

一般來說，發酵可以分為四種類型。

• 生產生物質（有活力的細胞材料）
• 生產細胞外代謝物（化合物）
• 生產細胞內成分（酶和其他蛋白質）
• 底物轉化（轉化的底物本身就是產品）

這些類型不一定相互脫節，但為理解方法的不同提供了一個框架。使用的生物體通常是微生物，特別是細菌、藻類和真菌，如酵母和霉菌，但工業發酵也可能涉及植物和動物細胞培養，如CHO細胞和昆蟲細胞。需要特別考慮用于發酵的特定生物體，如溶解氧水平、營養物質水平和溫度。發酵的速度取決于微生物、細胞、細胞成分和酶的濃度，以及溫度、pH值和好氧發酵的氧氣水平。產品回收通常涉及稀釋溶液的濃縮。

在大多數工業發酵中，生物體或真核細胞被浸沒在液體介質中；在其他情況下，如可可豆、咖啡櫻桃和味噌的發酵，發酵發生在介質的潮濕表面。

還有與發酵過程相關的工業考慮。例如，發酵介質、空氣和設備要進行消毒，以避免生物過程受到污染。泡沫控制可以通過機械泡沫破壞或化學消泡劑實現。其他幾個因素也必須被測量和控制，如壓力、溫度、攪拌器軸功率和粘度。工業發酵的一個重要因素是擴大規模。這是將實驗室程序轉換為工業過程。在工業微生物學領域已經確立，在實驗室規模下效果好的東西在首次嘗試大規模時可能效果不好，或者根本沒有效果。一般來說，不可能盲目地將實驗室中有效的發酵條件應用于工業規模的設施。盡管許多參數已經被測試過，并且可以作為擴大規模的標準，但由于發酵過程的可變性，并沒有一個通用的公式。最重要的方法是保持每單位肉湯的功率消耗不變，并保持恒定的體積轉移率。

一旦生長介質接種了感興趣的生物體，發酵就開始了。接種物的生長不會立即發生。這是適應期，被稱為滯后期。滯后期過后，生物體的生長速度在一段時間內穩步上升，這就是對數或指數階段。

在指數增長階段之后，由于營養物質的濃度穩定下降和/或有毒物質的濃度穩定增加（積累），增長速度放緩。在這個階段，生長速度的增加被遏制，這就是減速階段。在減速階段之后，生長停止，培養物進入靜止階段或穩定狀態。生物量保持不變，除非培養物中某些積累的化學物質在一個稱為化學分解的過程中使細胞發生化學分解。

化學成分保持不變，除非其他微生物污染了培養物。如果培養基中的所有營養物質都被消耗掉，或者毒素的濃度太大，細胞可能會變得衰老并開始死亡。生物量的總量可能不會減少，但有活力的生物體的數量會減少。

用于發酵的微生物或真核細胞生長在（或在）專門設計的生長培養基中，提供生物體或細胞所需的營養。存在各種各樣的培養基，但無一例外地包含碳源、氮源、水、鹽和微量營養素。在葡萄酒生產中，介質是葡萄汁。在生物乙醇的生產中，介質是葡萄汁。