啤酒发酵是一个复杂的生化和物质转化过程，酵母的主要代谢产物是乙醇和二氧化碳，但同时也形成一些列发酵副产物，如醇类，醛类，酸类，酯类，酮类和硫化物等物质。这些发酵产物决定了啤酒的风味、泡沫、色泽和稳定性等各项理化性能，同时也赋予了啤酒典型的特色。
啤酒发酵时，因所用酵母不同，可以分为上面发酵和下面发酵两种类型。前者采用上面发酵母和较高的发酵温度;后者采用下面发酵和较低的发酵温度。这两类啤酒风味不同，特色各异。
下面发酵是全世界普遍采用的啤酒生产方法。我国98%以上的啤酒都是采用下面发酵方法生产的，下面发酵的啤酒品种有比尔森啤酒、出口啤酒、淡色啤酒等，如我国著名的青岛啤酒就是典型的下面发酵啤酒，而小麦啤酒、艾尔特啤酒、科尔施啤酒等则是上面发酵啤酒，在英国，上面发酵仍是生产啤酒的主要方法。近年来，我国生产的小麦啤酒日益受到消费者的普遍欢迎和喜爱，小麦啤酒生产量呈明显增长趋势，上面发酵技术也开始受到人们重视。
酵母繁殖和大部分可发酵性糖类的代谢以及发酵产物的形成，残糖进一步分解，形成二氧化碳，并充分溶于啤酒中，达到饱和;啤酒在低温下陈储，进一步得到成熟和澄清。由于科学技术的不断发展，啤酒发酵过程的生化机理已为人们所掌握。为了缩短发酵周期，提高发酵设备利用率，人们在传统发酵技术的基础上，又创造了许多新型发酵方法，如高温发酵，搅拌发酵，加压发酵，连续发酵，固定化酵母发酵等，并开发了多种新型发酵容器。
酵母是一种兼性微生物，这就是说，细胞的新陈代谢和繁殖既可以在有氧的状态下也可以在无氧的状态下进行。啤酒酵母的繁殖过程分为四个阶段：
(1)迟缓期：在此期间，虽然有营养物质存在，但酵母基本上不会繁殖
(2)指数生长期：此间酵母繁殖较为迅速，其数目以指数速度递增。
(3)稳定期：此时代谢产物二氧化碳和酒精的积累使酵母繁殖逐渐变慢，活菌数增高。
(4)衰亡期：营养物质耗尽和有毒代谢产物大量积累，酵母死亡率增加，活菌数减少。
酵母培养中，重要的阶段是对数生长期，此时的营养，氧气供给及其他条件如酵母细胞浓度和温度都必须要达到较佳。酵母由于不断的消耗氧气，必须连接通入足够的无菌空气。因为氧气缺乏时，其中一部分酵母会进行发酵，从而产生二氧化碳和酒精，而不是产生新细胞，这样生产的有活力的细胞数就减少了。