Pasteur最早在厭氧發酵產物中發現了丁酸。在當時及以後相當長的一段時間中，由於丁酸發酵和丙酮/丁醇發酵的微生物都屬於Clostridium sp.，兩者的差別無法區分，直到1952年Winogradsky才真正將它們各自的特點搞清楚，並將丁酸發酵微生物命名為Clostridium butyricum。除了梭狀芽孢杆菌外，Butyrivibrio sp.，Sarcina sp.，Eubacterium sp.，Fusobacterium sp.，Megasphaera sp.等的某些種也能產生丁酸。這些微生物也都屬於絕對厭氧的革蘭陽性菌，部分微生物能夠利用木糖等五碳糖，有些還能直接利用纖維素。大部分丁酸發酵微生物的最適宜pH值在6～8的範圍內，但也有例外，有些屬於 Butyrivibrio sp.和Sarcina sp.的種能在pH5～6的範圍內生長。
在所有丁酸發酵微生物中都有相同的代謝途徑，丙酮酸經乙酰輔酶A和丁酰輔酶A獲得丁酸。丁酸及總酸的理論產率分別為36.7%和70%（質量分數）。值得注意的是丁酸發酵還副產氫氣。很多研究者對丁酸發酵有濃厚的興趣，進行過詳盡的研究，但所報道的結果差別很大，主要原因是獲得純丁酸發酵菌有一定的困難，實際上屬於混合酸發酵。
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