發酵是這樣一種生物氧化方式：在沒有外源最終電子受體的條件下，化能異養型微生物細胞對能源有機化合物的氧化與內源的（已經經過該細胞代謝的）有機化合物的還原相耦合，一般並不發生經包含細胞色素等的電子傳遞鏈上的電子傳遞和電子傳遞磷酸化，而是通過底物（激酶的底物）水平磷酸化來獲得代謝能atp；能源有機化合物釋放的電子的一級電子載體nad，以nadh的形式直接將電子交給內源的有機電子受體而再生成nad，同時將後者還原成發酵產物（不完全氧化的產物）。
細胞中的nad是有限的，如果作為一級電子載體的輔酶nad不能得到再生，就不能被回用，有效的電子載體就會愈來愈少，脫氫反應就不能持續進行下去了。因此輔酶nad的再生是生物氧化（包括發酵）繼續進行下去的必要條件。
(2)工業生產上定義的發酵——「工業發酵」
工業生產上籠統地把一切依靠微生物的生命活動而實現的工業生產均稱為「發酵」。這樣定義的發酵就是「工業發酵」。工業發酵要依靠微生物的生命活動，生命活動依靠生物氧化提供的代謝能來支撐，因此工業發酵應該覆蓋微生物生理學中生物氧化的所有方式：
有氧呼吸、無氧呼吸和發酵。
近百年來，隨著科學技術的進步，發酵技術發生了劃時代的變革，已經從利用自然界中原有的微生物進行發酵生產的階段進入到，按照人的意願改造成具有特殊效能的微生物以生產人類所需要的發酵產品的新階段。
(3) 專業詞彙「發酵（fermentation）」
「發酵」這個詞彙在生活中往往是人聯想到發面製作大餅、油條、饅頭、包子，或者聯想到食品酸敗物品霉爛。
「發酵」作為專業詞彙其含義不但覆蓋發面製作大餅、油條、饅頭、包子，更重要的是指用發酵的手段工業化生產酒及酒精飲料、食品及食品新增劑、飼料及飼料新增劑、藥品、化工材料等等。
發酵的特點
發酵和其他化學工業的最大區別在於它是生物體所進行的化學反應。其主要特點如下：
1，發酵過程一般來說都是在常溫常壓下進行的生物化學反應，反應安全，要求條件也比較簡單。
2，發酵所用的原料通常以澱粉、糖蜜或其他農副產品為主，只要加入少量的有機和無機氮源就可進行反應。微生物因不同的類別可以有選擇地去利用它所需要的營養。基於這—特性，可以利用廢水和廢物等作為發酵的原料進行生物資源的改造和更新。
3，發酵過程是通過生物體的自動調節方式來完成的，反應的專一性強，因而可以得到較為單—的代謝產物。
4，由於生物體本身所具有的反應機制，能夠專一性地和高度選擇性地對某些較為複雜的化合物進行特定部位地氧化、還原等化學轉化反應，也可以產生比較複雜的高分子化合物。
5，發酵過程中對雜菌汙染的防治至關重要。除了必須對裝置進行嚴格消毒處理和空氣過濾外，反應必須在無菌條件下進行。如果汙染了雜菌，生產上就要遭到巨大的經濟損失，要是感染了噬菌體，對發酵就會造成更大的危害。
因而維持無菌條件是發酵成敗的關鍵。
6，微生物菌種是進行發酵的根本因素，通過變異和菌種篩選，可以獲得高產的優良菌株並使生產裝置得到充分利用，也可以因此獲得按常規方法難以生產的產品。
7，工業發酵與其他工業相比，投資少，見效快，開可以取得顯著的經濟效益。
基於以上特點，工業發酵日益引起人們重視。和傳統的發酵工藝相比，現代發酵工程除了上述的發酵特徵之外更有其優越性。除了使用微生物外，還可以用動植物細胞和酶，也可以用人工構建的「工程菌』來進行反應；反應裝置也不只是常規的發酵罐，而是以各種各樣的生物反應器而代之，自動化連續化程度高，使發酵水平在原有基礎上有所提高和和創新。
發酵的型別
根據發酵的特點和微生物對氧的不同需要，可以將發酵分成若干型別：
1，按發酵原料來區分：醣類物質發酵、石油發酵及廢水發酵等型別。
2，按發酵產物來區分：如氨基酸發酵、有機酸發酵、抗生素發酵、酒精發酵、維生素發酵等。
3，按發酵形式來區分，則有：固態發酵和深層液體發酵。
4，按發酵工藝流程區分則有：分批發酵、連續發酵和流加發酵。
5，按發酵過程中對氧的不同需求來分，一般可分為：厭氧發酵和通風發酵兩大型別。
發酵工程在生物工程中的位置
生物工程主要包括基因工程、細胞工程、酶工程、蛋白質工程和發酵工程等5個部分；
基因工程和細胞工程的研究結果，目前大多需要通過發酵工程和酶工程來實現產業化。基因工程、細胞工程和發酵工程中所需要的酶，往往是通過酶工程來獲得；酶工程中酶的生產，一般要通過微生物發酵的方法來進行。由此可見，生物工程各個分支之間存在著交叉滲透的現象。
反應 主條目：糖酵解
主條目：呼吸作用
發酵反應的過程依據不同糖的利用與產物的生產而不同。以下以葡萄糖生產酒精為例，說明釀酒發酵的過程，同時這也是最經典的發酵反應：
化學式：c6h12o6 → 2c2h5oh + 2co2 + 2 atp (放出能量:118 kj/mol) 文字式：
糖（葡萄糖、果糖或蔗糖） → 醇類（乙醇） + 二氧化碳 + 能量 (atp) 就實際反應的生化途徑而言，在厭氧呼吸的初期，往往是糖酵解途徑，之後的途徑與終產物有關。
應用 食品工業中經常應用發酵過程，應用到澱粉，可以使澱粉分解為較小的片段，同時放出二氧化碳，是製造麵包的必須過程；應用到釀酒過程，使醣類分解成酒精同時放出二氧化碳；應用到製茶工藝，使茶葉中的沒食子茶素分解再合成為茶黃素，使茶葉成為紅茶；此外像製作丹貝、腐乳、乳酪、酸奶等都需要發酵過程。
在製藥工業上，現代發酵工程藉由生物反應器-發酵罐，來進行胰島素、干擾素、生長激素、抗生素和疫苗等多種醫療保健藥物;天然殺蟲劑、細菌肥料和微生物除草劑等農用生產資料等的生產。現在，利用植物細胞之植物發酵，真菌細胞等發酵生物技術，生產**之生物性醫藥產品，例如靈芝發酵，也成為追捧的熱點。
化學工業上則用於生產氨基酸、香料、生物高分子、酶以及維生素和單細胞蛋白等。
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