Proces trawienia węglowodanów bez użycia tlenu powoduje fermentację. Konwertuje węglowodany w energię i albo alkohol, albo kwas. Fermentacja pozwala organizmom przetrwać bez tlenu, ale jest znacznie mniej wydajna niż oddychanie komórkowe oparte na tlenach.
Fermentacja jest najczęściej przeprowadzana przez bakterie, drożdże i mięśnie zwierząt. Drożdże wykonują fermentację etanolową, która generuje zarówno etanol, jak i dwutlenek węgla. Jest to wykorzystywane przez ludzi do tworzenia zarówno napojów alkoholowych i chleba. Mięśnie zwierząt wykonują fermentację kwasu mlekowego, gdy wymagają więcej energii, niż potrzebują tlenu. Fermentacja kwasu mlekowego wymaga zarówno wody, jak i węglowodanów. Jest to jedyny rodzaj fermentacji, która nie wytwarza gazu jako produktu ubocznego. W zależności od gatunku bakterie mogą przeprowadzać fermentację etanolową lub mlekową. Bakteryjna fermentacja kwasu mlekowego jest stosowana do produkcji jogurtu. Niektóre grzyby również prowadzą fermentację mlekową.
Niektóre rodzaje organizmów wykonują zarówno fermentację mlekową, jak i etanolową. Dzieje się tak, gdy dalej przetwarzają kwas mlekowy, który jest bardzo toksyczny w wysokich stężeniach. Etanol i kwas mlekowy nie są jedynymi odpadami fermentacji. Niektóre organizmy wytwarzają inne przydatne produkty, takie jak gazowy wodór lub metan, z fermentacji.
