La fermentazione è ciò che trasforma un ordinario succo d'uva in vino. E' un processo naturale nel quale i lieviti (organismi mono-cellulari che sono naturalmente presenti sulle bucce degli acini d'uva) convertono gli zuccheri dell'uva in alcol ed anidride carbonica. Il processo può durare da pochi giorni ad alcuni mesi, tempo durante il quale l'anidride carbonica ed il calore sono rilasciati come sottoprodotti. Per i vini secchi la fermentazione finisce quando tutto lo zucchero è convertito in alcol. Per i vini più dolci è invece l'enologo a decidere quando terminare il processo, aggiungendo dell'alcol in forma di acquavite neutra d'uva, che uccide i lieviti e permette ad una parte degli zuccheri di rimanere non fermentati. La fermentazione era tradizionalmente effettuata in tini di legno, botti o serbatoi neutri. Oggi, molte cantine usano enormi serbatoi di acciaio inossidabile, che permettono un preciso controllo della temperatura.