Während der Herstellung von Natursauerteig läuft im Sauerteig die sogenannte Milchsäure-Gärung ab (Säuerungsphase). Dabei wird Zucker von Milchsäurebakterien zu Milchsäure vergoren.
Es wird ein Zuckermolekül von den Milchsäurebakterien zu zwei Milchsäuremokekülen umgewandelt. Die Milchsäurebakterien sind bereits im Roggenschrot vorhanden. Um einen sicheren Start der Milchsäure-Gärung zu gewährleisen und um die Säuerung zu beschleunigen, kann man auch Lebensmittel zusetzen, die selbst Milchsäure-Bakterien enthalten, so z.B. Joghurt oder Buttermilch.
Parallel zur Milchsäure-Gärung findet die alkoholische Gärung über Hefen statt Hefepilze sind ebenfalls überall vorhanden, z.B. in der Luft und auch im Roggenschrot selbst, so dass auch Hefe nicht extra zugesetzt werden muß. Es kann jedoch zweckmäßig sein, eine geringe Menge Trocken- oder Presshefe zuzusetzen, um die Bildung des Sauerteigs zu beschleunigen.