Zum Zweck des eigenen Energiestoffwechsels, bauen Milchsäurebakterien Kohlenhydrate zu Milchsäure ab. Währenddessen entsteht der universale Energieträger Adenosintriphosphat (ATP). All das läuft anaerob, daher ohne Verbrauch von Sauerstoff ab. Milchsäurebakterien benötigen für ihren Stoffwechsel keinen Sauerstoff, können aber problemlos in einer sauerstoffhaltigen Umgebung überleben.

Ebenso wie die alkoholische Gärung ist auch die Milchsäuregärung schon seit dem Neolithikum, zumindest hinsichtlich ihrer praktischen Anwendung, bekannt. Käse, Joghurt, Quark, Butter, Buttermilch, Schmand, Sahne und viele weitere Milchprodukte entstehen erst mit dem sogenannten Dicklegen, der Ausfällung des Milcheiweißes Casein, das Milchsäurebakterien ermöglichen.
Auch bei der Haltbarmachung von Lebensmitteln kam, und kommen Milchsäurebakterien nach wie vor zum Einsatz (z.B. bei Sauerkraut). Wegen der Milchsäure sinkt der pH-Wert unter 4. Bis auf die Milchsäurebakterien selbst, vertragen andere Bakterien ein derart saures Milieu nicht.

Die Milchsäuregärung spielt auch bei der Energiegewinnung im menschlichen Körper eine Rolle. Wenn bei hoher körperlicher Belastung der Sauerstoff im Blutkreislauf knapp wird, können Muskelzellen vorübergehend durch Milchsäuregärung ATP produzieren. Allzulange funktioniert diese Art der Energiegewinnung allerdings nicht schadlos. Das Abbauprodukt Laktat reichert sich mit der Zeit im Blutkreislauf an und führt auf Dauer zur Übersäuerung des Körpers. Nämlich dann, wenn deutlich mehr Laktat anfällt, als die Leber abbauen kann.

C₆H₁₂O₆ + 2 ADP + 2 P_i 2 C₃H₆O₃ + 2 ATP
Glucose + ADP + Phosphat Milchsäure + ATP

1. Im ersten Schritt der Milchsäuregärung kommt es durch die Glykolyse zum Abbau der Glucose in zwei Pyruvate (Brenztraubensäure). Das energiereiche ATP entsteht bereits im Verlauf der Glykolyse.
2. Das Enzym Lactatdehydrogenase dient nun als Katalysator für die folgende Reaktion, bei der NADH als Cofaktor fungiert: Die zwei Pyruvate werden zu je einem Lactat-Molekül reduziert. Die Milchsäuregärung ist damit abgeschlossen.
3. Lactat ist ein Stoffwechselendprodukt und für den Körper in dieser chemischen Zusammensetzung nicht weiter verwertbar. Über den Blutkreislauf gelangt das Lactat in die Leber und wird dort wieder zu Pyruvat oxidiert. Die Brenztraubensäure erfährt somit im Citratzyklus wieder einen Nutzen.