微生物发酵动力学是通过定量描述生物过程的速率及影响速率的因素，来研究生物反应规律的学问。它主要讨论微生物发酵过程中菌体生长、基质消耗、产物生成的动态平衡及其内在规律。发酵动力学研究能够为发酵生产工艺的调节控制提供依据，也是发酵过程的合理设计和优化的基础，更为发酵过程的比拟放大和分批发酵向连续发酵的过渡提供了理论支持。
发酵过程中产物合成与细胞生长之间的动力学关系取决于产物在细胞活动中的地位，般根据细胞生长与产物形成的关系归纳为三类：生长偶联型、非生长偶联型、混合型。
1.生长偶联型
在生长偶联型关系中，产物形成的速率和细胞生长的速率有密切联系。这类产物常常是基质分解代谢的产物或细胞初代谢的中间产物。例如，葡萄糖厌氧发酵生产乙醇，葡萄糖好氧发酵生产氨基酸等。生长偶联型的代谢产物的生成速率和细胞生长速率之间的关系如公式（315）所示。dcpdt=dcxdtyp/x（315）公式（315）两边同时除以cx得dcp/dtcx=dcx/dtcxyp/x整理得qp=uyp/x（310）也就是说，公式（310）在生长偶联型产物形成中是成立的。
2.非生长偶联型
在非生长偶联型关系中，产物生成的速率和细胞生长的速率没有直接关系。这种代谢类型的特点是细胞处于生长阶段时没有或很少有目的产物生成，而当细胞生长停止以后却开始了目的产物的积累。例如，大多数抗生素的发酵都是非生长偶联型。非生长偶联型的产物形成速率只和菌体量有关，而和菌比生长速率没有直接关系。产物形成和菌体量的关系如公式（316）所示。dcpdt=bcx或β=dcp/dtcx（316）式中：β为非生长偶联的比生产速率，单位为h-1。
3.混合型
在混合型关系中，产物生成的速率和细胞生长的速率部分相关。
例如乳酸、柠檬酸等的发酵属于这种类型。混合型的产物形成和菌体生长的关系如公式（317）所示。dcpdt=adcxdt+bcx（317）公式（317）两边同时除以cx得dcp/dtcx=adcx/dtcx+β整理得qp=qu+β（318）式中：a为生长偶联型的产物生成系数，单位为h-1；β为非生长偶联型的产物生成系数，单位为h-1。