中国古代酿酒人并不知道微生物的存在，然而微生物在白酒酿造中起到了关键作用。中国对于白酒微生物的研究起源于民国20年代，新中国成立后在20世纪80年代，随着经济繁荣和消费升级，各酒厂、科研机构和高校纷纷对微生物进行了深入研究。
中国白酒的发酵工艺和方式看起来很有中国特色和东方神秘色彩，多菌种发酵是中国白酒的最大的特点之一。中国白酒的半自然酿造属性，导致中国白酒发酵依赖地域特性，地域微生物优势成为香型变化繁杂的主要因素，酿造环境复杂状态使得目前大多数中国白酒的酿造细节无法以科学方法量化和复制。
霉菌
在白酒酿造过程中，霉菌是物质降解的主要动力，属于好氧真菌，主要存在于白酒发酵前期，对于白酒品质与风味物质形成都有重要作用。能够为发酵提供大量的酶系（淀粉酶、糖化酶，蛋白酶、纤维素酶、半纤维素酶、脂肪酶和果胶酶等），是糖化酶和酸性蛋白酶的主要来源。白酒酿造中常见的霉菌有：根酶、红曲霉、毛霉、头霉、青霉等。
这些酶能够分解原料中大分子营养物质，以供其他微生物生长和代谢。同时，部分霉菌还能产生柠檬酸、琥珀酸及乙酸等有机酸和乙醇。
酵母菌
酵母是一类单细胞，兼性厌氧真菌。酒类发酵中根据酵母在酒中作用可分为酒精酵母、产酯酵母、生香酵母。酵母菌能产生的酶类有酒化酶、酯化酶、杂醇油酶和脂肪酶。酒精酵母酒精发酵率较高，在白酒发酵中主要产生酒精。白酒发酵过程常见的酵母菌主要有：假丝酵母、毕赤酵母、拟内孢霉、汉逊酵母、异常汉逊酵母、丝孢酵母、球拟酵母、白地霉、红酵母等。
在厌氧条件下，酵母菌通过糖酵解和丙酮无氧降解两大途径，将葡萄糖发酵生成酒精和二氧化碳，同时还能产生多种有机酸、高级醇和甘油等物质。
最为重要的是，酵母菌在白酒发酵中扮演着很重要的角色，它的生化反应过程还能形成脂类，为白酒提供重要的香味物质。
细菌
细菌通过分泌多种酶形成的多酶体系，利用发酵液中的物质进行代谢，产生各种酸、醇、醛、酯等风味物质及前驱物。白酒酿造中常见的细菌有芽孢杆菌属、醋酐菌属等，同时，还检测到葡萄球菌属、链球菌属、微杆菌属等细菌。
常见的细菌有乳酸菌、己酸菌、醋酸菌、丁酸菌等，细菌在白酒发酵中能够产生一些与酯类相对应的酸类物质，是形成风味物质的前提。细菌能够分泌淀粉酶、蛋白酶、纤维素酶和脂肪酶，有些细菌也能产生果胶酶。
通过ED途径，部分细菌还能利用葡萄糖发酵成少量酒精。
放线菌
放线菌虽然在发酵过程中分布相对较少，但也起到重要作用。部分窖泥放线菌可以分解造成窖泥板结和老化的硫化物，从而改善酒质。
而有些放线菌菌株能产生纤维素酶、淀粉酶、蛋白酶，帮助发酵原料的分解。放线菌中的甲烷菌还是众多大型浓香工厂鉴定窖池窖泥的重要参考之一。
白酒酿造过程即为大分子物质分解再合成的过程，该过程中霉菌微生物的霉系起到关键的作用。霉菌微生物在白酒酿造过程中，不仅可以为其提供重要的酶系，而且还可以通过自身代谢生成部分重要香味物质的前提物质。
这些纯种的微生物酶活力高且性能稳定，在显著提高发酵质量和效率的同时，对白酒中香味物质的生成、酒质的改善起到了很好的促进作用。
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