淀粉糖化
淀粉经酶的作用生成糖及其中间产物的过程，称为糖化。淀粉酶解生成糖的总的反应式如下：
淀粉在α-淀粉酶、糖化酶、异淀粉酶、β–淀粉酶、麦芽糖酶、转移葡萄糖苷酶等多种酶的作用下，产物除葡萄糖等单糖外，还有二糖、低聚糖及糊精等成分。在糖化过程中，淀粉消耗速度和浓度下降幅度受曲的质量、发酵温度和生酸状况等因素的制约。若酒醅的糖化力高且持久、酵母发酵力强且有后劲，则酒醅升温及生酸酸度稳定、淀粉浓度下降快，出酒率也高。通常，单糖和双糖能被一般酵母利用，是最基本的可发酵性糖类，可以通过检测酒醅中还原糖的变化，监控糖化与发酵速度的平衡程度。
在淀粉糖化过程中，其他的物质也发生着变化。蛋白质在蛋白酶类的作用下，水解为胨、多肽及氨基酸等中、低分子量含氮物，为酵母菌等提供营养；脂肪由脂肪酶水解为甘油和脂肪酸；粮谷原料细胞壁上的果胶在果胶酶作用下水解成果胶酸和甲醇；单宁在单宁酶作用下生成丁香酸；有机磷化合物在磷酸酯酶作用下，磷酸从有机酸化合物中释放出来，为酵母等微生物的生长和发酵提供磷源。除此之外，还有很多物理化学变化在糖化过程中发生。可以这样理解，糖化过程是对原料的解构，将大分子化解为小分子，为后续发酵奠定了基础。
酒精发酵
淀粉被糖化为可发酵性糖后，可被酿酒微生物利用而进入发酵阶段。酒精是白酒的主要成分之一，因而酒精发酵也是白酒发酵过程中的主要生化反应过程。酒精发酵可由不同微生物实现，酵母菌、细菌及根霉都能将葡萄糖发酵生成酒精，但发酵机理不同。酵母菌在酒化酶（从葡萄糖到酒精一系列生化反应中的各种酶及辅酶的总称）作用下将葡萄糖发酵生成酒精和二氧化碳，这一过程包括葡萄糖酵解和丙酮酸的无氧降解两大生化反应过程；细菌由ED途径将葡萄糖发酵成酒精。虽然细菌和酵母菌等其他微生物都能将糖转变为酒精，但细菌发酵时酒精的实际得率比酿酒酵母要低。白酒生产中，酒精发酵过程主要是由各种酵母菌完成。
实际生产中，酒精的理论产值与实际产率总有差距。因为发酵过程中，酒精仅是主产物，伴生的副产物很多；菌体繁殖和维持生命，以及生成酶类、各工段损失和发酵残留的糖分等要消耗糖分；后期会发生很多化学反应和酒精挥发而使酒精损失。一般情况下，液态法白酒的淀粉出酒率可达理论出酒率的80%~90%，小曲酒为65%~80%，麸曲白酒为60%~75%，而大曲白酒只有40%~65%。
除了酒精发酵，发酵过程中还生成了多种白酒风味物质，主要有酸、醇、酯、醛（酮）、芳香族化合物等几大类。当然这些风味物质除了在发酵过程由微生物代谢产生外，有些可由蒸粮、蒸酒和老熟过程中的化学反应产生，有些则直接来自于酿酒和制曲原料。相较于糖化过程，酒精发酵过程则是对解构后的多种小分子的重构和再造，多种微生物和生物酶让小分子形成复杂的风味物质系统。
