300px|vignette|Fermentation alcoolique lors de la vinification. Lorsque les levures consomment le sucre du moût, elles produisent de l'éthanol et du dioxyde de carbone. Ce gaz forme des bulles dans la cuve et mousse à la surface.
Le rôle des levures en vinification est l'élément clé de la fermentation. Il permet de transformer le moût en vin.
Les levures transforment les sucres du raisin, principalement en éthanol et en dioxyde de carbone.
La levure retrouvée le plus couramment en vinification est Saccharomyces cerevisiae, favorisée par ses capacités de fermentation, sa tolérance à des niveaux relativement élevés d’alcool, et au dioxyde de soufre, et par sa capacité à se développer au pH du vin (de 2,8 et 4). Souvent inoculée par levurage, S. cerevisiae est rarement la seule espèce de levure impliquées dans la fermentation. Les raisins vendangés sont généralement vecteurs de levures indigènes variées, notamment d'autres souches de Saccharomyces , et d'autres genres, comme les Kloeckera apiculata et Candida vini, Pichia, Brettanomyces, etc.
gauche|vignette|Le scientifique français Louis Pasteur a découvert le lien entre la levure microscopique et le processus de fermentation.
Pendant la majeure partie de l'Histoire du vin, les viticulteurs ne connaissent pas en détail le mécanisme qui convertit le jus de raisin, sucré, en vin, alcoolisé. Ils ont observé le processus de fermentation du vin qui a souvent été décrit comme « bouillant », « bouillonnant » ou « trouble », dû au dégagement de dioxyde de carbone qui donne au vin une apparence mousseuse et bouillonnante. Cet aspect est parvenu jusqu'aujourd'hui par l'étymologie latine du mot « fermentation », ferveō, qui signifie « bouillir ».
Au milieu du , le gouvernement français charge Louis Pasteur d’étudier ce qui cause des défauts à certains vins. Son travail, qui le conduit plus tard à être considéré comme l'un des « pères de la microbiologie », permet de découvrir le lien entre les cellules de levure microscopiques et le processus de la fermentation.