La fermentation spontanée est un type de fermentation utilisé dans le brassage de la bière. Contrairement aux fermentations haute et basse, elle ne nécessite pas d'ajout de levure dans le moût car étant exposé à l'air libre, il est ensemencé par des levures sauvages.
C'était le mode de production de la bière avant la culture de la levure, maîtrisée au cours du Moyen Age . Aujourd'hui il n'est guère plus utilisé que dans les bières belges de type lambic et donne un goût acide dû aux acides lactique et acétique .
Dans un lambic on retrouve au moins cinq grands groupes de levures sauvages avec d'autre microflore. Ces groupes peuvent encore se manifester dans une seule bière sous 15 à 20 formes. Jusqu'à présent, 86 cultures de levures sauvages ou autre microflore sont identifiées dans les bières de la Lambic. Ce sont ces levures sauvages qui sont prises de façon spontanée et naturelle dans l'air de la vallée de la Zenne en Belgique (Bruxelles) et qui ne sont donc pas ajoutées au moût de malt. Seulement dans cette région et nulle part ailleurs l'on trouve une telle écologie de micro-organismes aptes pour les brasseries de Lambic. La succession des levures différentes dans la population de fermentation pendant la fermentation naturelle est le résultat de la combinaison de leur vélocité de fermentation et leur capacité de fermentation.