在葡萄酒酿造过程中酒精发酵是非常重要的转变过程，其原理可简化成以下的形式：
除了部分白葡萄酒会选择在小型的橡木桶中进行酒精发酵，大部分的葡萄酒都是在酿酒槽内发酵，传统上使用开口式的木造酒槽，后来开始保用保湿效果特别好的水泥酒槽，现在也有许多酿酒厂采用方便的不锈钢槽。
葡萄果实内所含的糖分主要为单糖——葡萄糖，所以可直接由酵母菌发酵成酒精。酵母菌须在10度到32度的环境下才能正常启动，温度低酵母启动速度较慢，能保有较细致的香味，如果温度太低发酵就会在半途中止；温度较高则发酵启动快，但是太高却反而会使酵母菌失活，使酒精发酵完全中止。一般干型葡萄酒发酵在一至三星期左右完成。酿造贵腐甜型葡萄酒时则可能延长到一个月以上。
1L的葡萄汁大约有17G的糖可以发酵成含有1%酒精的葡萄酒，所以要酿成酒精度为12%的葡萄酒，葡萄汁中的糖分浓度要达到204g/l，一般干型葡萄酒，酒精发酵会持续到几乎所有糖分皆转化成酒精为止。至于甜型葡萄酒则是在发酵的中途加入二氧化硫抑制酵母菌以停止发酵，保留部分糖分在酒液中。另外当酒液中酒精度超过15%也会中止酵母菌动作。加烈葡萄酒却是运用此原理终止发酵以保留酒液中的糖分。
酒精发酵除了制造出酒精外，还会产生甘油和酯类。甘油可使葡萄酒的口感变得圆润甘甜，更易入口。一般葡萄酒每升大约含有5-8g左右。贵腐甜葡萄酒却可高达25g，使口感更加甜润。酵母菌中含有可生产酯类物质的酶，发酵过程会同时制造出各种不同的酯类物质，酯类物质是构成葡萄酒香味的主要元素。
浸皮（Maceration）
葡萄皮里含有单宁和色素，分别是红葡萄酒涩味和颜色的主要来源，所以如何取出这些藏在葡萄皮里的物质，是酿造红葡萄酒相当关键的课题。在进行酒精发酵的同时，和葡萄汁浸泡在一起的葡萄皮也开始释放出颜色和单宁。但是随着发酵产生的二氧化碳的增多。葡萄皮会被 推到酒槽顶端，浮在葡萄汁上无法萃取。有些酿酒师会进行踩皮（Pigcage），用脚或机器将葡萄皮压入酒液中，也有些酒酒师会采取淋汁（Purnping Over），将葡萄汁从酒槽底端抽出来，淋到浮在上面的葡萄皮上，以提高萃取的效果。浸皮时间的长短也会影响酒的颜色和涩味，时间越久，通常颜色越深，味道也越涩。
发酵完成之后，白葡萄酒会换到另一个酒槽中，以便和沉淀的酒渣分开。红葡萄酒在发酵完成后，也是先将发酵好的葡萄酒换到另一个酒槽中，称为自流酒。剩下的葡萄皮内仍含有葡萄酒。还要进行榨汁，称为榨汁酒，两者分开存放。
