大曲的微生物主要包括四类:即霉菌、细菌、酵母菌、放线菌。放线菌为数不多,在大曲中的作用尚不十分明显。
大曲里的霉菌主要包括曲霉属、根霉属、毛霉属、青霉属等,这其中曲霉属、根霉属、毛霉属为有益菌,曲霉是具体的糖化菌,是大曲和其它曲中比较多的菌;根霉是具体的糖化菌,具有很高的糖化力;毛霉因为其形状似秀发状而出名,生产制造上经常称为长“水毛”的大部分便是毛霉,归属于感染菌,可以说是有害菌。青霉在大曲或制酒生产制造上彻底归属于有害菌,对大曲中其它有利微生物有着非常大的抑制力,并且能使酒呈苦涩味。
酵母是一类单细胞生物真菌,在有氧无氧条件下都可以存活,归属于兼性厌氧菌。在缺少氧气时,发酵型的酵母可以将糖原类转换变成二氧化碳与乙醇(俗称酒精),这也是为什么白酒酿造必须密封发酵的重要原因。大曲里的酵母菌有酒精酵母、产酯酵母假丝酵母属等。