Pasteur最早在厌氧发酵产物中发现了丁酸。在当时及以后相当长的一段时间中，由于丁酸发酵和丙酮/丁醇发酵的微生物都属于Clostridium sp.，两者的差别无法区分，直到1952年Winogradsky才真正将它们各自的特点搞清楚，并将丁酸发酵微生物命名为Clostridium butyricum。除了梭状芽孢杆菌外，Butyrivibrio sp.，Sarcina sp.，Eubacterium sp.，Fusobacterium sp.，Megasphaera sp.等的某些种也能产生丁酸。这些微生物也都属于绝对厌氧的革兰阳性菌，部分微生物能够利用木糖等五碳糖，有些还能直接利用纤维素。大部分丁酸发酵微生物的最适宜pH值在6～8的范围内，但也有例外，有些属于 Butyrivibrio sp.和Sarcina sp.的种能在pH5～6的范围内生长。

在所有丁酸发酵微生物中都有相同的代谢途径，丙酮酸经乙酰辅酶A和丁酰辅酶A获得丁酸。丁酸及总酸的理论产率分别为36.7%和70%（质量分数）。值得注意的是丁酸发酵还副产氢气。很多研究者对丁酸发酵有浓厚的兴趣，进行过详尽的研究，但所报道的结果差别很大，主要原因是获得纯丁酸发酵菌有一定的困难，实际上属于混合酸发酵。