发酵也是原料药生产工艺的重要方式之一，尤其是抗生素类原料药，例如青霉素类、头孢类等，通常是通过发酵和化学合成结合的半合成方式得到的。首先通过生物发酵得到目标化合物的主要结构，例如青霉素特定的3-内酰胺结构，然后再进行结构修饰，得到最终的目标化合物；经过精制
与无菌制剂相同，无菌原料药也分为最终灭菌的无菌原料药和非最终灭菌的无菌原料药，但由于原料药大多对高温高热、高湿高压、辐射等敏感，采用最终灭菌的无菌原料药很少。目前非最终灭菌的无菌原料药通常是将产品后一步的精制或成盐与除菌工艺相结合，采用预过滤加两级0.22 um 的除菌过滤实现最终产品无菌的。经过除菌过滤后的料液通常釆用结晶、冻干或喷雾干燥的方式得到最终的无菌原料药产品。