Die Gärung läuft in mit Gärverschlüssen wie dem Gärröhrchen abgedichteten Fässern oder Stahltanks ab. Durch Hefepilze auf den Trauben oder im Keller kann der Gärvorgang von selbst in Gang gebracht werden, häufig wird jedoch spezielle Gärhefe zugesetzt.
Die Hauptgärung dauert 6-8 Tage. Während der Gärung erwärmt sich die Flüssigkeit auf bis zu 30 °Celsius. Dies hat zur Folge, dass sich die Hefen schneller vermehren und der Wein schneller durchgärt. Die meisten Weinerzeuger möchten dies verhindern und steuern die Temperatur der Gärflüssigkeit durch die so genannte temperaturkontrollierte Gärung. Die meisten Winzer vergären Weißwein bei 15 bis 18 °Celsius und Rotweine bei 22 bis 25 °Celsius. Je länger die Gärung dauert, desto frischer und schlanker wirkt der Wein, umgekehrt wird der Wein kräftiger, wenn die Temperatur steigt. Dies ist auf die Gerb- und Aromastoffe, die Träger der Geschmacksstoffe, zurückzuführen, die bei höheren Temperaturen mit anderen Stoffen mehr reagieren.
Nach dem Gärvorgang erreichen die meisten Weine zwischen 8 und 13 Prozent Alkohol; es gibt Ausnahmen, bis zu 17 Prozent Alkohol lassen sich durch Gärung mit bestimmten Hefestämmen erreichen. Außer Alkohol entstehen noch ungefähr 400 andere Verbindungen, die Einfluss auf den Geruch und den Geschmack des Weines haben. Solange sich der Most im Gärprozess befindet, wird er auch als Sturm bezeichnet.
Etwa gegen Ende Dezember ist die Gärung abgeschlossen. Die abgestorbenen Hefen sinken dann langsam zu Boden. Manchmal kommt es spontan oder vom Kellermeister gesteuert zur Nachgärung, der so genannten malolaktischen Gärung. Sie wird auch als biologischer Säureabbau bezeichnet, da bestimmte Milchsäurebakterien die Apfelsäure im Wein zur milderen Milchsäure umwandeln.
Auch Weißweine enthalten Apfelsäure, solche aus kühlen Anbaugebieten mehr, aus warmen Anbaugebieten sehr wenig. Die meisten Weißweinwinzer lehnen eine malolaktische Gärung ab. Säure macht Weißweine lebendig, erfrischend und fein.