微生物后发酵引起的各种化学作用对茶叶品质影响很大，有利有弊。
整个堆积发酵变色和湿热过程中的主要微生物有：
(1)细菌(细菌)
在湿热堆发酵过程中，细菌数量很少，主要包括乳杆菌、梭状芽孢杆菌、腐生菌和醋杆菌。在这个过程中，各种微生物竞争生长，在初始阶段，好氧菌——醋酸菌和腐败菌竞争生长。醋酸杆菌分泌醋酸，可以帮助酸化环境，有效抑制厌氧环境中耐酸性腐败菌的生长。后期厌氧菌——乳酸菌和梭菌竞争生长。厌氧条件形成后，乳酸菌迅速繁殖形成优势，分泌大量乳酸，PH急剧下降。当pH值降到4以下，其他细菌，尤其是致病菌就不能再生长了(大多数细菌最适宜的PH值在7左右，茶叶中的茶多酚也能抑制致病菌的生长)。
(2)酵母属。
酵母属于真菌，体积明显大于普通细菌。大多数真菌是多细胞生物，但只有少数，如酵母，是单细胞的，通常呈椭圆形，有明显的细胞核和大液泡。酵母进行无性繁殖，细胞的一端会产生一个小突起，看起来像长了芽，所以叫芽殖。它能与糖繁殖产生维生素B1、B2、c，除了吸收能力强的微量元素外，酵母还能提供相当数量的蛋白质、必需氨基酸、丰富的维生素、酶等重要因子。在堆积发酵后期，随着氧气的减少，乳酸菌大量繁殖和积累，酵母会受到抑制。
(3)黑曲霉
它是低等真核生物，属于半知菌亚科，是目前世界上公认的安全可食用的。它在食品工业生产和学术研究中发挥着重要的作用。黑曲霉在堆积发酵过程中一直处于优势地位。黑曲霉具有多种活性很强的酶，能分泌多种胞内和胞外酶，包括纤维素酶、淀粉酶、果胶酶、葡萄糖氧化酶和蛋白酶。它能将纤维素、淀粉、果胶、蛋白质、可溶性化合物分解成单糖、氨基酸、水合果胶、可溶性碳水化合物，使茶叶中所含的有效成分易于渗出和扩散，为增强茶汤的口感和形成甘甜醇厚的品质奠定了基础，还能产生抗坏血酸、柠檬酸、葡萄糖酸、没食子酸等多种有机酸。
(4)灰曲霉