微生物发酵过程根据发酵条件要求分为好氧发酵和厌氧发酵。好氧发酵法有液体表面培养发酵、在多孔或颗粒状固体培养基表面上发酵和通氧深层发酵几种方法。厌氧发酵采用不通氧的深层发酵。因此，无论好氧与厌氧发酵都可以通过深层培养来实现，这种培养均在具有一定径高比的圆柱形发酵罐内完成，就其操作方法可分为以下几种。
1. 分批式操作
底物一次装入罐内，在适宜条件下接种进行反应，经过一定时间后，将全部反应物取出。
2. 半分批式操作
也称流加式操作。是指先将一定量底物装入罐内，在适宜条件下接种使反应开始。反应过程中，将特定的限制性底物送入反应器，以控制罐内限制性底物浓度在一定范围，反应终止将全部反应物取出。
3. 反复分批式操作
分批操作完成后取出部分反应系，剩余部分重新加入底物，再按分批式操作进行。
4. 反复半分批式操作
流加操作完成后，取出部分反应系，剩余部分重新加入一定量底物，再按流加式操作进行。
5. 连续式操作
反应开始后，一方面把底物连续地供给到反应器中，同时又把反应液连续不断地取出，使反应过程处于稳定状态，反应条件不随时间变化。
1. 酒类
果酒、啤酒、白酒及其他酒均是利用酿酒酵母，在厌氧条件下进行发酵，将葡萄糖转化为酒精生产的。白酒是经过蒸馏而成的，因此白酒的主要成分是水和酒精，以及一些加热后易挥发物质，如各种酯类、其他醇类和少量低碳醛酮类化合物。果酒和啤酒是非蒸馏酒，发酵时酵母将果汁中或发酵液中的葡萄糖，转化为酒精，而其他营养成分会部分被酵母利用，产生一些代谢产物，如氨基酸、维生素等，也会进入发酵的酒液中。因此，果酒和啤酒营养价值较高。
2. 酱油
酱油生产的主要原料是大豆，还有麦麸、小麦、玉米等，将这些原料粉碎制成固体培养基，在好氧条件下，利用产生蛋白酶的霉菌，如黑曲霉进行发酵。微生物在生长的过程中会产生大量的蛋白酶，将培养基中的蛋白质水解成小分子的肽和氨基酸，然后淋洗、调制成酱油产品。因此，发酵而成的酱油富含氨基酸和肽，具有特殊香味。
3. 醋
日常食用的醋，除了白醋是化学合成的食品级醋酸勾兑之外，其他皆是由醋酸菌在好氧条件下发酵，将固体发酵产生的酒精转化为醋酸生产的。醋的味道不同，是因为使用的微生物菌种或曲种的差异，如在葡萄糖发酵过程中会产生乳酸或其他有机酸，因而使醋有不同的风味。
4. 酸奶
牛奶在厌氧条件下，由乳酸菌发酵，将乳糖分解，并进一步发酵产生乳酸和其他有机酸，以及芳香物质和维生素等，同时蛋白质也部分水解。因此，酸奶是营养丰富、易消化，少含乳糖，是适合于有乳糖不适应症者的优良食品。
5. 面包
面包是用活性干酵母经活化后，与面粉混合发酵，再加入各种添加剂，经烤制生产而成的。面粉发酵后淀粉结构发生变化，更易于消化、营养易于吸收。
6. 醪糟
又称酒酿，是大米经蒸煮后，接种根霉，在好氧条件下，发酵生产的含低浓度酒精和不同糖分的食品。根霉在生长时会产生大量的淀粉酶，将大米中的淀粉水解成葡萄糖，同时利用部分葡萄糖发酵产生酒精。由于使用的根霉菌种不同，可以生产不同酒精度、不同甜度和不同香味的醪糟。
7. 茶类
在茶类食品的发酵过程中，合理运用微生物发酵技术，可以提升茶的品质。以普洱茶为例，普洱茶在发酵过程中酵母菌具有促进作用，可以提高发酵效率与可靠性。在酵母菌发酵过程中会产生很多活性物质，进而对普洱茶的品质产生影响。
8. 豆类
豆类食品微生物发酵过程中，微生物可对豆类的纤维物质进行转化，使其成为可溶解性物质，有效发挥微生物的发酵功能。
9. 酵素
酵素是以动物、植物、菌类等为原料，经微生物发酵制得的含有特定生物活性的产品。
研究发现，微生物发酵技术可以改善一些植物或者动物食品的特殊味道。例如乳酸菌、酵母菌在第二次发酵后可以去除甘草的腥味，使甘草提取液口感酸爽，具有酒香。除此之外，微生物的发酵还能不同程度地影响食品中多糖、蛋白质、脂肪等营养成分的含量、组成以及存在形式。同时，对于氨基酸、总黄酮、脂类等，一定的生物转化可以提高其营养价值，使其化学组成更均衡。
随着消费者对食品功能需求不断地提高，微生物发酵技术也在不断地发展。有针对性的管控食品品质，也将持续作为微生物发酵的研究方向。