Der Prozess, bei dem die Zellen Kohlenhydrate ohne Verwendung von Sauerstoff verdauen, führt zur Fermentation. Sie wandelt die Kohlenhydrate in Energie und entweder einen Alkohol oder eine Säure um. Die Fermentation ermöglicht es Organismen, ohne Sauerstoff zu überleben, aber sie ist weit weniger effizient als die sauerstoffbasierte Zellatmung.
Die Fermentation wird am häufigsten von Bakterien, Hefen und tierischen Muskeln durchgeführt. Hefen führen eine Ethanolfermentation durch, die sowohl Ethanol als auch Kohlendioxid erzeugt. Dies wird von Menschen verwendet, um sowohl alkoholische Getränke als auch Brot herzustellen. Tierische Muskeln führen eine Milchsäuregärung durch, wenn sie mehr Energie benötigen, als sie Sauerstoff zur Verfügung stellen können. Für die Milchsäuregärung werden neben Kohlenhydraten auch Wasser benötigt. Es ist die einzige Art der Fermentation, bei der kein Gas als Nebenprodukt entsteht. Bakterien können je nach Spezies entweder Ethanol- oder Milchsäuregärung durchführen. Zur Herstellung von Joghurt wird die bakterielle Milchsäuregärung verwendet. Bestimmte Pilze führen auch eine Milchsäuregärung durch.
Einige Arten von Organismen führen sowohl Milchsäure- als auch Ethanolfermentation durch. Dies geschieht bei der Weiterverarbeitung der Milchsäure, die in hohen Konzentrationen sehr giftig ist. Ethanol und Milchsäure sind nicht die einzigen Abfallprodukte der Gärung. Einige Organismen produzieren durch Fermentation andere nützliche Produkte wie Wasserstoffgas oder Methan.
