Sauerteig entsteht von selbst, wenn man ein Gemisch aus Wasser und Mehl einige Tage lang stehen lässt. Da die Zusammensetzung der Mikroben im Teig von den Bakterien und Hefen in der Umgebung abhängig ist, wird im Backhandwerk eine Startkultur beigemischt, um so eine gleich bleibende Qualität zu garantieren.

Die Milchsäurebakterien zersetzen einen Teil der Kohlehydrate im Mehl zu Milchsäure. So genannte homofermentative Milchsäurebakterien produzieren dabei nur Milchsäure, heterofermentative Milchsäurebakterien zusätzlich auch Essigsäure und Kohlendioxid. Die Hefen tragen ebenfalls Kohlendioxid sowie kleine Mengen Alkohol (Ethanol) zum Gärungsprozess bei. Durch verschiedene Bedingungen (Gärungszeit, Mischungsverhältnis, Temperatur) kann Einfluss auf die Anteile der einzelnen Gärungsprodukte und somit auf Eigenschaften und Geschmack des Sauerteigs genommen werden.

Sauerteig wird nicht nur aus geschmacklichen Gründen zum Brotbacken verwendet. Insbesondere bei Teigen, die mehr als 20 Prozent Roggenmehl enthalten, ist Sauerteig notwendig, da Roggenmehl Stärke abbauende Enzyme enthält, die das Brot beim Backen in sich zusammenfallen lassen würden. Ihre Aktivität wird durch die Säure des Teigs gehemmt. Die Säure führt außerdem zu einer längeren Haltbarkeit des Brots, da sie einem Befall durch Schimmelpilze und andere Mikroben entgegenwirkt. Die Kohlendioxidbläschen machen den Teig locker, ähnlich wie beim Hefeteig oder bei Verwendung von Backpulver. Nicht zuletzt ist Sauerteigbrot leichter verdaulich, weil einige Getreidebestandteile durch den Gärungsprozess in leichter verdauliche Produkte aufgespalten wurden.