根据微生物的生理特征、营养要求、培养基性质以及发酵生产方式不同，可以将工业微生物发酵分成不同的类型。
1.按微生物与氧的关系分
按微生物与氧的关系分，发酵可以分为好氧发酵、厌氧发酵以及兼性厌氧发酵三大类型。
好氧发酵是由好氧菌在有分子氧存在的条件下进行的发酵过程，因此，在好氧发酵过程中要不断地向发酵液中通入无菌空气，以满足微生物对氧的需求。多数现代工业发酵属于好氧发酵类型，如利用棒状杆菌进行的谷氨酸发酵，利用黑曲霉进行的柠檬酸发酵，以及绝大多数的抗生素发酵都属于好氧发酵。厌氧发酵是由厌氧菌进行的发酵，在整个发酵过程中无需供给空气，发酵产品包括丙酮、乳酸、丁醇、丁酸等。有的微生物属于兼性厌氧型，如酵母菌，在有氧供给的情况下，可以积累酵母菌体，进行好氧呼吸，而在缺氧的情况下它又进行厌氧发酵，积累代谢产物–酒精。
2.按培养基的物理性状分
按培养基的物理性状分，发酵可以分为液体发酵和固体发酵两大类型。
固体发酵又分为浅盘固体发酵和深层固体发酵，统称曲法培养，源自于我国酿造生产特有的传统制曲技术，如白酒的酿造和固体制曲过程。浅盘固体发酵是将固体培养基铺成薄层（厚2~3cm）装盘，进行发酵；而深层固体发酵是将固体培养基堆成厚层（厚30cm），并在培育期间不断通入空气进行的发酵方法。现在许多微生物菌体蛋白饲料、蛋白酶的生产大多采用固体发酵法。固体发酵最大的特点是固体曲的酶活力高，但无论浅盘与深层固体通风培养都需要较大的劳动强度和工作面积。目前比较完善的深层固体通风制曲可以在曲房周围使用循环的冷却增湿的无菌空气来控制温度和湿度，并且能适应菌种在不同生理时期的需要加以灵活调节，曲层的翻动全部自动化。
在液体发酵工艺中，浅盘液体培养法由于占地面积大，技术管理不便，而为液体深层培养所代替。目前，现代工业发酵中，几乎所有好氧发酵都采用液体深层发酵法，如青霉素、谷氨酸、肌苷酸、柠檬酸等大多数发酵产品都先后采用此法大量生产。液体深层发酵的特点是容易按照生产菌种营养要求以及在不同生理时期对通气、搅拌、温度及ph等的要求，选择最适发酵工艺条件。但是，液体深层发酵无菌操作要求高，在生产上防止杂菌污染是一个十分重要的问题。
随着微生物培养技术的发展，一些新的培养方法逐渐产生，并被广泛应用在大规模工业生产上，如载体培养和两步法液体深层培养等。
载体培养的特点是用天然或人工合成的多孔材料代替麦麸之类固态基质作微生物生长的载体，营养成分可严格控制。发酵结束后，只需将菌体和培养液挤压出来抽提，载体又可以重新使用。此种培养法适于菌丝丰富的菌种培养。常用的载体为脲烷泡沫塑料。
在酶制剂和氨基酸生产中，由于微生物生长与产物生成的最适条件往往有很大差异，常采取两步法培养将菌体生长条件与产物生成条件区分开来，利于控制各个生理时期的最适条件。如在某些氨基酸的二步法生产中，第一步是属有机酸发酵或氨基酸发酵，第二步是在微生物产生的某种酶的作用下，把第一步产物转化为所需的氨基酸。
3.按投料方式分
按投料方式分，发酵可分为分批发酵、连续发酵和补料分批发酵三大类型。
分批发酵指的是一次性投入料液，经过培养基灭菌、接种后，在后续发酵过程中不再补入料液。
连续发酵是在特定的发酵设备中进行的，在连续不断地输入新鲜无菌料液的同时，也连续不断地放出发酵液。连续发酵又可分为单级恒化器连续发酵、多级恒化器连续发酵及带有细胞再循环的单级恒化器连续发酵。
补料分批发酵是介于分批培养和连续培养之间的操作方法，在发酵过程中一次或多次补入含有一种或多种营养成分的新鲜料液，以达到延长产物合成周期、提高产量的目的。
4.按菌体的生长、碳源的利用及产物的生成三者的动力学关系分
按菌体的生长、碳源的利用及产物的生成三者的动力学关系分，发酵分为三种类型。
第一种类型为生长偶联型发酵，特点是菌体的生长、碳源的利用和产物的生成几乎是平行的，即表现出产物直接和碳源利用有关。这一类型又分为以单纯菌体培养为目的和获得代谢产物为目的的两种发酵情况。前者如酵母、蘑菇菌丝、苏云金杆菌等的培养，终产物是菌体本身，菌体增加和碳源利用平行，且两者有定量关系。单细胞微生物培养时，菌体增长与时间的关系多为对数关系。在酵母生产过程中，为防止过量糖的加入引起酒精产生，常用的办法就是根据对数生长关系和菌体产量常数计算加糖速度。代谢产物类型指的是产物的积累与菌体生长平行，并与碳源消耗有准量关系，如乳酸、酒精、α酮戊二酸等都是碳源的直接氧化产物。
第二种类型为部分生长偶联型发酵，特点是产物不是碳源的直接氧化产物，而是菌体内生物氧化过程的主流产物，因而产量较高。发酵分为两个时期：在第一个时期，菌体生长迅速，而产物生成很少；在第二个时期，产物快速生成，生长也可能出现第二个高峰。碳的利用在菌体最高生长期和最大产物形成期出现两个高峰。
第三种类型为非生长偶联型发酵，特点是产物生成在菌体生长和基质消耗完以后才开始，即产物在稳定期生成，与生长不相偶联，产物合成与碳源利用无定量关系，产物生成量远远低于碳源消耗量。如抗生素、维生素等次级代谢产物的发酵多属于此类型，但氯霉素和杆菌肽等次级代谢产物的发酵属于第一型发酵。
此外，依据代谢产物生物合成与菌体生长关系的不同，发酵可以分为初级代谢产物发酵和次级代谢产物发酵；依据产品的类别不同，发酵还可以分为抗生素发酵、氨基酸发酵、维生素发酵与有机酸发酵等。