バイオ発酵タンクの動作原理は主に機械攪拌と無菌空気の流入に基づいている：

機械攪拌：機械攪拌パドルの攪拌破砕作用を利用して、タンク内の材料の混合を良好にして、液体中の固形物は懸濁状態を維持して、固体と栄養物質の十分な接触に有利である。同時に、気泡を砕き、気液接触面積を増やし、気液間の物質移動速度を高める。

無菌空気の流入：空気分配器を通じて無菌空気を小気泡に分散し、発酵液と混合し、微生物の成長と生成物の生産に必要な酸素を満たすために発酵液中の酸素の溶解を促進する。

　　バイオ発酵タンク微生物成長代謝の必要に応じて分類する：

好気発酵タンク：好気性微生物の発酵、例えばいくつかの細菌、真菌の発酵に適している。

嫌気性発酵タンク：乳酸菌、酵母菌などの嫌気性微生物の発酵に適している。

発酵タンク設備の特徴に基づいて分類：

機械攪拌換気発酵タンク：機械攪拌により材料の混合と酸素の溶解を実現する。

非機械攪拌換気発酵タンク：例えば、ガスリフト式発酵タンクは、ガスの揚力を利用して材料の混合を実現する。

容積による分類：

実験室発酵タンク：一般的に500 L以下と考えられ、実験室規模の発酵研究に適している。

中試験発酵タンク：500-5000 L、中試験規模の発酵生産に適している。

生産規模の発酵タンク：5000 L以上、大規模な工業生産に適している。

培地含水量別：

液体発酵タンク：液体培地の発酵に適している。

固体発酵タンク：固体培地の発酵に適している。