纯原酒中的微生物主要有：霉菌类、酵母类、细菌类、放线菌类等四大类。

1、霉菌

纯原酒的制作原理就是最大限度地让相关霉菌着生繁殖，“菌丝内插、水分挥发”是纯原酒的培养原理，可以这样理解浓香型大曲的培菌过程主要是霉菌的生长过程。浓香型大曲培养时霉菌的菌丝起到引水的作用（即将水分挥发），孢子起着色作用（即形成大曲五颜六色的部分）。与酿酒有关的霉菌包括曲霉属、根霉属、毛霉属、青霉属、犁头霉菌。

纯原酒中常见的曲霉有黑曲霉（如UV-11）、黄曲霉、米曲霉、栖土曲霉等；根霉在小曲中应用较广；青霉在大曲乃至酿酒过程中完全属于有害菌，要特别注意；大曲中心有时出现的红、黄斑点就是红曲霉作用的结果。

2、酵母菌

主要酵母菌是有酒精酵母、产酯酵母、假丝酵母属。

酒精酵母，是原料发酵的根本，它的存在对大曲、纯原酒的质量起着决定性的作用。

产酯酵母，它是大曲酒产香的基础条件，又称生香酵母，在酯酶作用下将醇酸结合而产生酯。科研工作者对其研究深入，并将其成功运用于酿酒生产中，取得了良好的效果。

3、细菌

细菌对生产普通的把白酒来说，一般视为有害菌，但对生产优质浓香型大曲来说，很多细菌起到了良好的作用，浓香型窖泥中梭状芽孢杆菌生成乙酸及其酯类，形成纯原酒主体香。大曲酒中主要细菌有乳酸菌、酸醋菌、枯草芽孢杆菌等。