Fermentacja tytoniu – etap obróbki pozbiorczej liści tytoniu szlachetnego (Nicotiana tabacum), prowadzony po zbiorze i wstępnym suszeniu. W czasie tego procesu, pod wpływem temperatury, wilgotności, aktywności enzymów, mikroorganizmów oraz reakcji chemicznych, zmienia się skład chemiczny i właściwości użytkowe surowca tytoniowego.
W opisach obróbki tytoniu pojęcia fermentacji, starzenia i dojrzewania bywają stosowane w zależności od typu surowca, przeznaczenia liści oraz warunków prowadzenia procesu.
W historycznym opracowaniu z 1934 roku opisano fermentację naturalną w belach lub stosach oraz metody przyspieszone, oparte na sztucznym ogrzewaniu i nawilżaniu surowca. Współczesne opracowania mikrobiologiczne omawiają natomiast zmiany zachodzące podczas starzenia naturalnego, magazynowania albo fermentacji prowadzonej w określonych warunkach.
Cel i miejsce w technologii Fermentacja lub starzenie jest jednym z etapów przygotowania liści tytoniu do dalszej obróbki przemysłowej. Po zbiorze i suszeniu liście mogą być młócone w celu oddzielenia blaszki liściowej od nerwu, ponownie suszone do jednolitej wilgotności, pakowane oraz poddawane starzeniu lub fermentacji;