Kwas mlekowy powstaje w wyniku procesu zwanego fermentacją mlekową. Przeprowadzają go różne bakterie i grzyby, np. Lactobacillus i Streptococcus. W trakcie fermentacji mlekowej węglowodany, np. glukoza, rozkładają się na kwas mlekowy. Proces ten przebiega w absencji tlenu, dlatego nazywa się go fermentacją beztlenową.
Fermentacja mlekowa powszechnie stosowana w konserwacji żywności – kwas mlekowy hamuje rozwój bakterii szkodliwych, wydłużając termin przydatności. Również w produkcji produktów fermentowanych: jogurtu, sera, kiszonej kapusty, a także napojów: kefiru, kombuchy.