Em um processo fermentativo genérico, um meio de cultura (mosto) composto por água, sais e matéria orgânica – açúcares e amidos na maioria das vezes – é preparado em um tanque, o fermentador. Em seguida o tanque é fechado e seu conteúdo esterilizado (120 oC por 20 a 60 minutos). Após o resfriamento até a temperatura do processo – 25 a 35 oC em geral – culturas puras de um ou mais microrganismos são adicionadas assepticamente ao tanque, numa operação denominada inoculação. Uma vez inoculado, deu-se a partida no processo fermentativo.

Nos processos aeróbios o teor de oxigênio dissolvido é mantido acima de um valor mínimo por injeção contínua de ar ou oxigênio puro. Quando o processo se dá na ausência de oxigênio, ele se denomina anaeróbio.

De uma forma geral, o consumo da matéria orgânica e sais leva à multiplicação celular e à transformação da matéria orgânica presente em outros produtos orgânicos.

O emprego de agitadores tem como funções a dispersão dos gases injetados, a homogeneização do meio de cultura, a suspensão de sólidos e a transferência de calor

Em muitos processos aeróbios, o aumento da concentração celular leva a tal aumento na velocidade de consumo do oxigênio dissolvido presente, que a capacidade de transferência deste gás para o meio de cultura passa a ser o fator controlador.

A capacidade de consumo de oxigênio pelo microrganismo é dada por sua velocidade de respiração. O fermentador deve ser capaz de manter um teor mínimo de oxigênio dissolvido no meio de cultura para satisfazer essa velocidade de respiração. Uma velocidade de transferência de oxigênio menor que a velocidade de respiração vai levar à limitação da ação microbiana, enquanto uma velocidade de transferência maior que a velocidade de respiração vai significar desperdício de energia e de ar.

Outro aspecto ligado à agitação é o cisalhamento provocado pelos impelidores. Cada microrganismo tolera diferentes tensões de cisalhamento. Cisalhamento acima do tolerado leva à destruição da célula. As bactérias e leveduras são em geral menos sensíveis ao cisalhamento que os bolores. Células animais, vegetais e de insetos são muito sensíveis ao cisalhamento.

O produto do processo fermentativo pode ser o próprio microrganismo (por exemplo produção de levedura de panificação e de inoculantes agrícolas) ou produtos de seu metabolismo (por exemplo antibióticos, álcool, ácido láctico, ácido cítrico, enzimas, proteínas, etc.).

O processo pode ser conduzido em bateladas, em sistema contínuo ou ainda em sistema semi-contínuo. Durante o processo, o aumento da concentração celular e de produtos de metabolismo no meio de cultura pode provocar grandes alterações na viscosidade e tensão superficial do meio.

Terminado o processo, o mosto é submetido a operações de separação e purificação do produto desejado.