传统大曲中的微生物主要有：霉菌类、酵母类、细菌类、放线菌类等四大类。

1.霉菌:大曲的制作原理就是大限度地让相关霉菌着生繁殖，“菌丝内插、水分挥发“是大曲的培养原理，可以这样理解大曲的培菌过程主要是霉菌的生长过程。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与酿酒有关的霉菌包括曲霉、根霉属、毛霉属、红曲霉属、青霉属、犁头霉菌。大曲中常见的曲霉有黑曲霉、黄曲霉、米曲霉、栖土霉等；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、大曲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。可喜的是科研工作者对其研究较深入，并将其成功运用于酿酒生产中，取得了良好的效果。

3.细菌

细菌对生产普遍白酒来说，一般视为有害菌，但对生产优质大曲酒来说，很多细菌起到了良好的作用，如在浓香型窖泥中梭状芽孢杆菌生成乙酸及其酯类，形成浓香型大曲酒主体香。大曲酒中主要细菌有乳酸菌、醋酸菌、枯草芽孢杆菌等。乳酸菌较喜欢低温，在大曲培养时顶点品温不足及时间短时，乳酸会大量生成，这会导致后续的大曲酒中乳酸酯偏高，“增已降乳”还重视大曲生产过程中乳酸菌过度繁殖。醋酸菌在大曲中以杆菌居多，是典型的好气菌，其作用是氧化葡萄糖生成醋酸和少量酒精，并会抑制酵母菌的生长和作用。醋酸菌主要在大曲培养的前、中期生长繁殖，在新曲中多，但它在干燥低温的环境下芽孢会失去发芽能力，故新曲应储存3个月至半年以上使用即这个道理。

枯草芽孢杆菌在大曲细菌中数量较多，它是形成酒体芳香类物质的重要菌源，值得深入研究。