麦芽汁经过冷却后，加入酵母菌，输送到发酵罐中，开始发酵。
传统工艺分为主发酵和后发酵两个阶段，分别在不同的发酵罐中进行，现在流行的做法是在一个罐内进行主发酵和后发酵。
主发酵
啤酒发酵的主要阶段，主要是利用酵母菌将麦芽汁中的麦芽糖转变成酒精、CO2和其他一系列副产物，以构成啤酒的主要成分。
酵母接种后，在充氧的麦汁中，酵母逐步恢复其生理活性，基本不繁殖，也称为停滞期；接着酵母利用麦汁中的氨基酸为主要氮源，以发酵性糖为主要碳源，进行有氧呼吸作用，并从中获取能量而生长繁殖，同时产生一系列代谢产物；然后在低氧或缺氧的条件下，酵母进行无氧发酵，糖被酵解，产生乙醇和CO2，并释放出能量。在此期间酵母完成了增殖，厌氧发酵及其沉淀回收等，麦汁中大部分可发酵性糖转变成乙醇、CO2，可同化性氮等成分也被消耗，排出的发酵代谢产物即为啤酒的主要组成。
从接种酵母泥，到发酵麦汁表面开始起泡的时间段被称为前发酵，一般为16小时左右，然后进入主发酵过程，主发酵一般需6-8天，长的可达8-12天。经历1-2天的低泡期、2-3天的高泡期、2-3天的落泡期后，进入泡盖形成期，即末期。品温大幅度下降，酵母大量凝集沉降，可发酵性糖已大部分降解。
后发酵
主要是产生一些风味物质，排除啤酒中的异味，并促进啤酒的成熟，促进酒液澄清，降低含氧量。
麦汁经7-8天主发酵后，发酵液被称为嫩啤酒或新啤酒(green beer)，CO2含量不足，双乙酰、乙醛等挥发性风味成分未降到理想程度，酒液口感不成熟，不适于饮用。另外，大量的悬浮酵母和凝结析出物未完全沉淀，酒液不够澄清，需数星期或数月的后发酵和储酒。
主发酵结束后，下酒至密闭式后发酵罐，完成残糖的发酵，增加啤酒稳定性，增加了CO2的溶解，蛋白质充分沉淀，澄清了酒液。该过程最大作用是消除了双乙酰、醛类、硫化物等不良风味，促进了后熟。这一期间，需要控制一定的罐内压力，使后酵时产生的二氧化碳保冒在啤酒中，以完成残糖发酵、去除凝固物、饱和CO2、提高啤酒胶体稳定性以及促进啤酒风味成熟。
由于啤酒生产的后发酵期在啤酒的整个酿造工序中生产期最长，因而是提高啤酒生产效率的关键环节。缩短啤酒生产的后发酵期，可以缩短啤酒发酵生产周期，从而节约巨大的贮存容积，提高设备利用率；同时还可以节省冷冻容量，降低产品的能源消耗，最终降低啤酒的生产成本。