กระบวนการของเทคโนโลยีชีวภาพที่สำคัญอย่างหนึ่ง คือ การหมัก ซึ่งหมายถึงการเพาะจุลินทรีย์เพื่อให้ผลิตสินค้าที่ต้องการออกมา เทคโนโลยีการหมัก จัดเป็นเทคโนโลยีชีวภาพที่มีมานานแล้ว อาหารหลายอย่างที่เรารับประทานได้มาจากการหมัก เช่น เต้าเจี้ยว น้ำปลา และขนมจีนเป็นต้น เครื่องดื่มที่มีแอลกอฮอล์ก็มาจากการหมักผลไม้หรือข้าว ในอุตสาหกรรมนั้น เราใช้เทคโนโลยีการหมักในการผลิตสินค้าต่างๆ ที่เป็นจุลินทรีย์ เช่น ยีสต์ สำหรับทำขนมปัง หรือผลิตผลของจุลินทรีย์ เช่น ยาปฏิชีวนะ กรดอินทรีย์และวิตามิน เป็นต้น การหมักในระดับอุตสาหกรรมเช่นนี้มักต้องทำในถังหมักซึ่งจะมีเฉพาะจุลินทรีย์ที่ต้องการในการหมักนี้เท่านั้น โดยจุลินทรีย์อื่นๆ ไม่สามารถแปลกปลอมเข้าไปได้ เมื่อใส่สารละลายที่มีอาหารและอากาศเข้าไป และปรับสภาวะความเป็นกรด-เบสให้ดี พร้อมทั้งมีระบบกวน และระบบปรับอุณหภูมิและสภาวะอื่นๆ ที่ดีแล้ว การหมักก็จะเกิดขึ้นและได้ผลิตผลที่ต้องการออกมา ซึ่งจะต้องนำไปแยกให้บริสุทธิ์ก่อนนำไปขายหรือนำไปใช้ จะเห็นได้ว่าการหมักและการแยกสารให้บริสุทธิ์ในระดับอุตสาหกรรมนั้น นอกจากใช้ความรู้ด้านจุลชีววิทยาแล้ว ยังต้องใช้ความรู้ด้านวิศวกรรมกระบวนการเป็นอันมาก
