培養基的成分包括:碳源、氮源、礦物質,以及其他必需物質。這些成分通過生物反應過程，生成生物物質、生物化工產品，并放出CO2、H2O和熱量。 培養基的成分還可以由發酵過程中所需的元素出發，如C、H、O、N、S、P、Mg、K等。此外,必要時還有一些需要量很少的微量元素,如Fe、Zn、Cu、Mn、Co、Mo、B等。在發酵過程中某些生物本身不能合成的物質，如氨基酸、維生素或核苷酸等，必要時亦作為營養物質加入到培養基中。
碳源
具有雙重作用。生物在產生生物物質或生物化工產品過程中，它不僅為其提供碳源，也為其提供能源。碳水化合物是微生物發酵中的主要碳源，包括淀粉、葡萄糖、蔗糖和乳糖等。此外，植物油如豆油、棉籽油、玉米油等亦常被應用作為碳源。這類油常與表面活性劑合用，以消除發酵過程中所產生的泡沫。甲醇可用以生產單細胞蛋白。正烷烴類可用以生產有機酸、氨基酸和維生素等，甚至二氧化碳也可作為光合細菌的碳源。
氮源
包括無機氮源和有機氮源。無機氮源包括氨、銨鹽及硝酸鹽等，它們在被應用時應注意發酵中pH的變化；有機氮源包括氨基酸、蛋白質及尿素等，有機氮源的加入往往加快了生物的生長。因考慮到成本因素，一些有機氮源，如黃豆餅粉、花生餅粉、棉籽餅粉、玉米漿、魚粉、酵母粉等常被選用。
培養基的組成中除了水分外，碳源和氮源的含量是最大的。碳源含量一般不超過10%，氮源含量較低，一般碳氮比應為3～4:1。碳、氮源含量不能過高的原因是避免產生基質或產物對反應的抑制和因滲透壓過高引起細胞失水而死亡。
礦物質
培養基中 Mg、P、K、S、Ca、Cl常是主要的礦物質的組成成分，其他如Co、Cu、Fe、Mn、Mo及Zn也往往不可少，但需要量很小，可從其他主要培養基成分中得到。如是使用合成培養基就需要把這些微量元素加進去。它們不僅為生物生長所必需，也是為了得到某些產物所bi不可少者。例如生物合成青霉su或頭孢菌su需要一定量的硫；生物合成維生素B12需要一定量的鈷。
維生素
某些生物在培養過程中需要某些維生素，往往在天然培養基中已經提供了必要的維生素，但在某些特殊情況下需單獨加入維生素。例如在谷an酸生產過程中需加入生物su,某些植物細胞培養中需要硫胺素(維生素B1)。
