（1）医药工业
发酵工程在医药工业上的应用，成效十分显著，生产出了种类繁多的药品，如抗生素、维生素、动物激素、药用氨基酸、核苷酸(如肌苷)等。其中，抗生素是人们使用最多的药物，也是制药工业利润最高的产品。 20世纪80年代，世界各地的抗生素年产量达2.5×104t，产值超过40亿美元。目前，常用的抗生素已达一百多种，如青霉素类、头孢菌素类、红霉素类和四环素类。
有些药物如人生长激素、胰岛素，过去主要是靠从生物体器官、组织、细胞或尿液中提取，因受到原料的限制，无法推广使用。发酵工程对医药工业的一个重大贡献，就是使这类药物得以大量生产和使用。例如，生长激素释放抑制因子是一种人脑激素，能够抑制生长激素的不适宜分泌，用于治疗肢端肥大症。最初，生产生长激素释放抑制因子的方法是从羊脑中提取，50万个羊脑才能提取到5mg这种激素，远远不能满足病人的需要。如今，利用含有生长激素释放抑制因子的基因的工程菌进行发酵生产，7.5L培养液就能得到5mg的生长激素释放抑制因子，价格也只有原来的几百分之一。目前，应用发酵工程大量生产的基因工程药品，有人生长激素、重组乙肝疫苗、某些种类的单克隆抗体、白细胞介素-2、抗血友病因子等。
（2）食品工业
发酵工程在食品工业上的应用十分广泛，主要包括：
①生产传统的发酵产品，如啤酒、果酒、食醋等，使产品的产量和质量得到明显的提高。
②生产各种各样的饲料和食品添加剂，促进了畜禽健康生长大大改善了食品的品质及色、香、味。例如，用发酵技术生产的活性饲料，可用来促进家禽的快速成长，提高肉食品的质量。现在，用发酵方法制得的L-苹果酸是国际食品界公认的安全型酸味剂，广泛用于果酱、果汁、饮料、罐头、糖果、人造奶油等的生产中。
（3）农业
随着人口的增长，粮食短缺已成为困扰人们的社会问题之一，而发酵工程的发展将为解决这一问题开辟新的途径。研究表明，微生物含有丰富的蛋白质，如细菌的蛋白质含量占细胞干重的60％～80％，酵母菌的占45％～65％，而且它们的生长繁殖速度很快。因此，许多国家就利用淀粉或纤维素的水解液、制糖工业的废液、石化产品等为原料，通过发酵获得大量的微生物菌体。这种微生物菌体就叫做单细胞蛋白。 20世纪80年代中期，全世界生产的单细胞蛋白已达2×106t。用酵母菌等生产的单细胞蛋白可作为食品添加剂，甚至制成“人造肉”供人们直接食用。最近国外市场上出现的一种真菌蛋白食品，就以其高蛋白、低脂肪的特点受到了消费者的欢迎。单细胞蛋白用作饲料，能使家畜、家禽增重快，产奶或产蛋量显著提高。
（4）能源工业
能源紧张是当今世界面临的一大难题，而微生物能在解决这一问题上大显身手。如通过微生物发酵或固相化细胞或酶技术，可将绿色植物桔杆、木屑等转化为液体或气体燃料（酒精和沼气）。现在许多国家已将酒精作为绿色汽车燃料，也已建立各种沼气发酵厂，提供工农业能源。根据专家估计，从稻草、麦秆、玉米秸、灌木、干草、树叶等纤维素中取出其总量的5%，通过微生物发酵加以合理利用，就能满足全球对能源的需求。
（5）化工工业
微生物技术可以制造传统的化工技术难以生产的价值高的稀有产品，而且具有耗能少、污染小等特点。如残留田间破碎的农用塑料薄膜，它们能形成隔离层，影响空气流通，阻碍植物根系发育和对营养、水分的吸收，可使农业减产，而通过选育和基因重组构建的“工程菌”能产生可降解的塑料——生物塑料，大大提高了对废旧塑料的降解能力。目前，人们运用基因工程已经研制出了性能更佳的生物塑料。
（6）环境保护
随着工农业的不断加速发展，环境污染日益加剧，给人类的生存环境造成威胁，解决这一问题已显得十分迫切。而微生物在解决这一问题时也身手不凡。由于微生物对对污染物具有惊人的降解能力，能降解海浮油，能清除有毒气体和恶臭物质，还能对废水、废渣进行综合治理。
小小的微生物还具有“治理”金属的能力，既能腐蚀金属起破坏作用，也能利用金属，进行所谓的“微生物冶金”，其原理就是利用细菌作用于矿石中的金属，使其变成可溶性的物质而加以回收。