Fermentation oder Fermentierung (lat. fermentum: Sauerteig) bezeichnet in der Biotechnologie die Umsetzung von biologischen Materialien mit Hilfe von Bakterien-, Pilz-, oder Zellkulturen oder aber durch Zusatz von Enzymen (Fermenten). Dabei beschreibt die ursprüngliche Begrifflichkeit die biologische Reaktion unter Ausschluss von Luft (Pasteur: "fermentation c'est la vie sans l'air"). Heutzutage versteht man unter Fermentation jegliche technische Bioreaktion. So lassen sich z. B. medizinisch interessante Produkte wie Insulin, Hyaluronsäure, Streptokinase und eine Vielzahl von Antibiotika wie z. B. Penicillin mit Hilfe von Mikroorganismen großtechnisch in Bioreaktoren synthetisieren. Mikroorganismen sind in der Lage, Stoffe zu bilden, die sich auf rein chemischem Wege nur sehr schwer bzw. gar nicht herstellen lassen.
Außerhalb der Biotechnologie spielt die Fermentierung eine zentrale Rolle bei der Haltbarmachung von Lebensmitteln (z. B. Sauerkraut), Entwicklung von Aromastoffen (z. B. Sojasoße) und Abbau von Gerbstoffen von Tee, Kakao, Kaffee, Marihuana und Tabak sowie der Herstellung von Milchprodukten (Käse, Joghurt), Tofu, Rohwurst (wie z. B. Salami) und alkoholischen Getränken wie Bier und Wein. Ein Grenzfall ist die Fermentation durch die eigenen Enzyme eines Lebensmittels, wie sie etwa beim Matjes-Hering stattfindet.
Unter dem Fermentieren eines Tees versteht man das Gären und Oxidieren der Teeblätter in einer feuchten Umgebung. Der Vorgang dauert ca. 3 Stunden und ist keine echte Fermentation, da keine Mikroorganismen beteiligt sind. Im Gegensatz zum schwarzen Tee wird der Oolong-Tee nur kurz und der grüne Tee gar nicht fermentiert.
In Ländern, in denen Milchprodukte üblicherweise nicht fermentiert werden, ist der Anteil an Diabeteserkrankungen des Typ 1 im Säuglingsalter viel höher als in Ländern in denen Milchprodukte fermentiert werden.