酱香大曲中主要的微生物是霉菌，有曲霉、根霉、毛霉、红曲霉和梨头霉等。曲霉菌中的黑曲霉具有多种活力较强的酶系，并可产生少量的酒精。梨头霉中的念珠菌是大曲“上霉”、“穿衣”的有益菌种，特别是当它生于曲的表面的时候可以保护曲块不裂口。根霉中以木根霉为主，米根霉具有一定的发酵能力和糖化能力，可以与酵母菌和毛霉共存，其生长状态可以观察曲的断面，断面是否整齐与根霉的健壮与否有直接的关系。细菌在发酵过程中主要起到了生香的作用，分为球菌和杆菌两类，具体有乳酸菌、醋杆菌、枯草芽孢杆菌。醋杆菌属好氧性细菌，主要作用是氧化葡糖糖生成醋酸和少量酒精，数量过多会抑制酵母的生长。枯草芽孢杆菌在高温、高水分、曲块软的环境下繁殖速度很快，它具有分解蛋白质和水解淀粉的能力，可以产生双乙酰等芳香类物质，对曲对酒都有利，是酱香大曲中不可缺少的细菌。