Oddychanie beztlenowe (fermentacja) polega na enzymatycznym rozkładzie związków organicznych, który przebiega bez udziału tlenu z powietrza. Efektem fermentacji jest przetworzenie wyjściowych substancji organicznych w inne substancje organiczne, o prostszej budowie, i wydzielanie CO2.
Fermentacja daje znacznie mniej energii niż oddychanie tlenowe. Jej produktem może być kwas mlekowy (fermentacja mlekowa bakterii Lactobacillus powodująca zsiadanie mleka), kwas masłowy (fermentacja masłowa bakterii Clostridium), etanol (fermentacja alkoholowa bakterii Sarcina) lub inne związki.