日常生活中我们从食物中直接摄入的营养物质主要是糖类、脂质、蛋白质这三类能量物质，但是自从人类学会烹饪后，对于食物已经不满足于仅仅是能量的摄入，味觉上的享受也是摄入食物的一大考虑点，面包、泡菜等食品丰富了我们的菜谱，醋、腐乳、味精等增加了调味的花样，而这些我们可能已经习以为常的食品和调味剂其实都是发酵的结果，发酵食品已经成为我们食谱中不可或缺的一部分。
由于微生物在生物界的广泛分布和古代食品存储技术的落后，发酵现象其实很早就已经被人们所认识，酿酒、泡菜等技术古来有之，但是对于发酵本质的发现却是现代微生物学诞生后才有完整而清晰的认识。现在我们一般定义发酵为：微生物在有氧或无氧条件下通过自身生命活动来制备微生物菌体本身、直接代谢产物或次级代谢产物的过程。这些产物通过不同的方式来改变食品的风味和口感。
这些改变主要是两个方面：一是将大分子物质分解成小分子物质，有助于人体消化，例如乳酸菌可以将牛奶中的乳糖分解成乳酸，更利于人体的消化，而且对于乳糖不耐的人群，转化成乳酸可以让他们在享受奶制品的同时不受副作用的影响，米曲霉可以将大豆蛋白分解，释放氨基酸，便于人体吸收。二是发酵可以产生一些风味物质，用于调味，例如酵母菌可以把葡萄糖转化成酒精和脂类物质，使酒产生一些花果的香味。
这其中，茶叶的“发酵”是一种通俗叫法，很多茶叶的发酵其实是一种酶促反应，与上述的微生物发酵有一定的区别，例如红茶（全发酵茶）、乌龙茶（半发酵茶）的发酵是通过揉捻破坏细胞壁，使茶多酚与多酚氧化酶接触的过程，茶叶液胞膜受损伤后，液泡内的多酚类、氨基酸等物质，逐步被氧化，使叶子中一部分物质进行化学作用，生成发酵茶特有的色香味品质。而在有些茶叶的制作和品质形成过程中，除自身酶促反应的生物氧化外，有些环节也会有微生物参与，例如普洱茶熟茶的渥堆发酵过程，除酶促作用外，也有黑曲霉等微生物的参与。
除了日常食品发酵以外，发酵在工业中有着更为广泛的应用。在医疗领域发酵可以用于药物生产，利用青霉菌发酵产生青霉素生产抗生素，利用基因工程大肠杆菌或酵母菌发酵产生胰岛素治疗糖尿病；在能源领域，发酵可以用于燃料制备，利用酵母发酵甘蔗、玉米淀粉等生产乙醇燃料，利用厌氧菌发酵有机垃圾产生沼气（主要成分为甲烷）等。
发酵这一日常生活中常见的化学反应，已经完全融入到我们现代生活的方方面面，从餐桌上的酱油到救命的抗生素，从清洁能源到环保材料，微生物的“细胞工厂”正在重塑人类的生产方式。随着合成生物学的发展，未来我们或许能用发酵技术“种植”出更多意想不到的产品！