或稱發酵作用，食品界也作醱酵，是一種代謝過程。通用的定義是指通過酵母或酶的作用，使有機底物發生化學分解變化的代謝過程。最初發酵是用來描述酵母菌作用於果汁或麥芽汁產生氣泡的現象，或者是指酒的生產過程，是為原始的發酵。
自然發酵早於人類歷史，也是人類較早接觸的一種生物化學反應，而且很可能是因為儲存未食用完的食物，酵母和細菌隨時間生長，是無意中出現發酵食物。
史上最古老的發酵產品是麵包，甚至有報告稱，麵包製作的歷史可追溯到西元前14萬6000年至11萬6000年間，即新石器時代之前約4000年，當時的製作方法很簡單，就是將麵粉和水混合，放置發酵，然後烘烤。
有關發酵的最早考古證據是在以色列海法附近的一個洞穴中發現的，有13000 年曆史的啤酒殘留物，其稠度與稀粥相似。伊朗扎格羅斯山脈也發掘出西元前6000年的罐子，裝有殘留的葡萄酒，現藏於賓州大學。
另一個重要的發酵酒發現地是大陸河南省漯河市舞陽縣北舞渡鎮西南1.5公里的賈湖村，考古學家在55000平方公尺的賈湖遺跡中，找到西元前7000至6600年、新石器時代的七音階鶴骨笛、成組隨葬並裝有石子的龜甲及其契刻符號、粟及稻栽培遺跡、最早的馴化家豬，以及人工釀酒遺跡，殘留的酒類飲料沉澱物，化學成分與現代稻米、米酒、葡萄酒、蜂蠟、葡萄（或山楂）丹寧酸，以及一些古代和現代草藥所含的某些化學成分相同，一口氣把釀酒史提前至距今9000年前。
發酵技術廣泛應用在各領域的轉捩點在1856年。1837年，現代細胞學的創始人之一、德國動物學家特奧多爾‧許旺（Theodor Schwann），以及查爾斯‧卡尼亞爾‧德‧拉‧圖爾、弗里德里希‧特勞戈特‧庫茨金等人分別發表論文，不約而同根據顯微鏡研究的結果得出結論：酵母是一種通過出芽繁殖的活生物體。許旺更進一步將葡萄汁煮沸以殺死酵母，結果發現除非加入新的酵母，否則不會發生發酵。
法國化學家路易斯‧巴斯德（Louis Pasteur）於1856年研究酵母（yeast），重現許旺的實驗。1877年，為了改進法國釀酒業，巴斯德發表著名的發酵論文《啤酒研究》（Etudes sur la Bière），並將糖發酵成酒精時，把酵母與發酵作用聯繫起來：「酒精發酵是一種與酵母細胞的生命和組織相關的行為，而不是與細胞的死亡或腐敗相關的行為。」從而創立「酶學」（Zymology，又稱發酵學），認為一切發酵過程都是微生物作用的結果，例如釀酒是發酵，是微生物在起作用；酒變質也是發酵，是另一類微生物在作祟。
巴斯德的論點公布之後，引領發酵食品產業快速發展，迄今發酵技術已在食品、生物和化學等領域廣泛應用，許多工業部門依賴細菌的代謝，例如乳製品業（乳酪、牛奶、優格）、製藥過程（胰島素、疫苗、抗生素）或化學品生產（丙酮、丁醇、乙酸）。
其後，德國化學家愛德華‧布赫納博士（Eduard Buchner）進一步確定引起發酵的原因。1897年，布赫納將酵母磨碎、提取汁液，然後驚奇地發現這種液體可發酵糖溶液，形成二氧化碳和酒精，就像活酵母一樣。這項研究成果被認為標誌著生物化學的誕生，並於1907年獲得諾貝爾化學獎。
發酵種類繁多：
  1. 乙醇發酵，生產用於食品、酒精飲料、燃料和工業的乙醇；
  2. 食品發酵，指運用生物體，包括微生物、植物細胞、酵母菌，使有機物分解的生物化學反應過程，粗略的說法，即是利用酵母將糖轉化為二氧化碳和酒精的過程；
  3. 釀酒發酵，釀酒過程中的發酵過程；
  4. 腸道發酵，一種消化過程，例如在反芻動物中；
  5. 乳酸發酵是將葡萄糖、果糖和蔗糖等醣類轉化為細胞能量和代謝副產物乳酸的生物過程；
  6. 工業發酵，即工業用生物化學物質的分解和重新組裝，通常在有氧生長條件下進行；
  7. 發酵產氫，指多種細菌透過發酵將有機底物轉化為生氫的過程；
  8. 茶葉加工：對茶葉進行有氧處理，以分解某些不必要的化學物質並改變其他化學物質，從而產生茶的風味。
一般人認知的發酵，其實是指食品發酵，亦即將糖和其他碳水化合物轉化為酒精或防腐有機酸和二氧化碳的過程，有五個主要目的：
  1. 透過在食品基質中產生多種風味、香氣和質地來豐富飲食；
  2. 透過發酵保存大量食物；
  3. 用蛋白質、必需氨基酸和維生素豐富食物基質；
  4. 消除抗營養素；
  5. 減少烹飪時間和相關的燃料使用。
歐美的發酵技術，主要用於釀製啤酒、製作麵包與起司等乳製品。擅於保存食物的亞洲人還運用在食品保存，從魚、肉到蔬菜、水果，都有發酵技術的發揮空間。例如日本人的納豆是使用芽孢桿菌製成的發酵大豆食品，辛奇是韓國人的常飲食，魚露是東南亞的調味聖品。中國文化中，從醬油、陳醋、豆豉、黃豆醬、豆瓣醬等調味料，到臭豆腐、腐乳、火腿、浙北的霉千張（腐皮）、東北酸白菜、四川泡菜、上海嗆蟹、客家福菜等、蒙古馬奶酒等。
目前風靡歐美，乃至全球的健康食品克菲爾發酵乳，目前被稱為有益腸道的發酵食品之首，發酵過程中，會進行2種發酵：
  1. 乳酸菌的乳酸發酵：產生淡淡的酸味；
  2. 酵母菌發酵：產生二氧化碳和微量的酒精，具有碳酸的刺激口感。
最特別的一點是投入乳汁的克菲爾菌粒（kefir grains），在發酵過程中會釋放其中的益生菌，在乳汁中進行繁殖、分解切斷乳汁中的蛋白質，形成胜肽、短鏈脂肪酸等神經傳導物質，形成克菲爾發酵乳。在此同時，乳汁中產出的益生菌會重新結合、乳酸桿菌分泌胞外多醣克菲蘭，再次形成一顆顆粒狀的克菲爾菌粒，是其它發酵食品沒有的反應。

參考網址
https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC11438523/
https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38392890/
https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC10893365/
https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/39347279/
https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/40340605/


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