Trois fermentations vont débarrasser les fèves de leur pulpe, réduire le goût amer en acidifiant le milieu, solubiliser la matière grasse formant un film autour de la phase hydrosoluble, ce qui permet l'hydrolyse enzymatique qui développe les précurseurs d’arôme (acides aminés et produits de dégradation des glucides).
Une première fermentation alcoolique se déroule de façon anaérobique sous les feuilles de bananiers. Des levures transforment la pulpe acide et sucrée des cabosses en éthanol durant cette phase. C'est la même fermentation que pour le moût de raisin.
Une seconde fermentation, dite fermentation lactique, se déroule très rapidement pendant deux jours : les bactéries lactiques transforment l’alcool en acide lactique qui favorise la conservation naturelle du cacao.
Une troisième fermentation, la fermentation acétique est favorisée par le développement de bactéries acétiques sur les jus qui s'écoulent et avec l'air qui pénètre dans les tas de fèves. La température élevée tue le germe de la fève de cacao. Durant cette phase, les fèves changent de couleur : pendant la récolte, elles sont blanches ou violettes et virent après la fermentation au violet-pourpre voire rouge à brun chocolat en profondeur. La fermentation acétique libère des hydrolases (notamment la protéase) transformant les protéines en acides aminés et les glucides complexes en glucides simples à l'origine des précurseurs d'arômes