通過降解和氧化來提高調制煙葉質量的過程。當煙葉置於自然或人工控制的環境條件下，由於其自身內部的酶促和非酶促降解和氧化反應(有時有微生物的參與)，其化學成分和物理性質會發生復雜的變化。品質的提高主要表現在燃燒和吸食過程中煙葉和煙氣中的不愉快綠氣和雜氣明顯減少甚至消失，宜人的煙香有不同程度的暴露；刺激性和苦味降低，煙氣趨於醇厚；燃燒性明顯提高，陰燃保持時間延長，灰分白度提高；煙葉顏色變深，顏色趨於均勻，青色不同程度減少甚至消失。廣泛使用的發酵方法有陳釀、堆積發酵和人工發酵。
陳化又稱自然醇化，是復烤煙葉含水率約為10 ~ 12%並長期(1 ~ 2年)貯存在貯存條件良好的倉庫中，通過煙葉內部緩慢的化學反應來提高煙葉質量的溫和發酵方法。對提高煙葉品質有較好的作用，壹般不削弱其有利品質因素。這種方法廣泛應用於烤煙和白肋煙，我國多用於優質烤煙。
堆積發酵將含水量高的煙葉堆積成壹定體積的煙垛，借助煙葉自身發熱產生的熱量促進煙葉的化學變化，提高煙葉品質。這種方法多用於雪茄、紅曬煙等。
人工發酵將煙葉放在壹個特殊的房間裏，在那裏空氣溫度和濕度可以控制。通過較高的空氣溫度(壹般為50℃)和適當的相對濕度，可以在短時間內促進類似於陳化過程中的化學變化，從而提高煙葉品質。但是，這種方法會削弱有利的質量因素。東歐國家對香料煙采用這種方法，中國從20世紀50年代開始對烤煙采用這種方法。