微生物反應是利用微生物中特定的酶系進行的複雜生化反應過程，即發酵過程。主要的工業微生物有細菌、酵母菌、放線菌和黴菌等。根據發酵中所採用的微生物細胞特性的不同，又可分為厭氧發酵和通氣發酵兩種。發酵產品類型繁多，可歸納為下述幾種，即微生物細胞本身、微生物代謝產物、微生物酶、生物轉化產品、重組蛋白以及微生物廢水處理等。
在微生物反應過程中，每一個微生物細胞猶如一個微小的
生化反應器，原料基質分子即細胞營養物質，透過
細胞壁和細胞膜進入細胞內，在複雜
酶系作用下，一方面將
基質轉化為細胞自身的組成物質，供
細胞生長與繁殖，另一方面部分細胞組成物質又不斷地分解成代謝產物，隨後又透過細胞膜和細胞壁將產物排出。