發酵，俗稱“發汗”，是最為重要的一個環節。發酵是紅茶加工的關鍵工序。發酵的目的，在于使茶葉中的多酚類物質在酶的促進作用下發生氧化作用，使綠色的茶坯產生紅變。發酵是將揉捻好的茶胚裝在籃子里，稍加壓緊后，蓋上溫水浸過的發酵布，以增加發酵葉的溫度和濕度，促進酵素活動，縮短發酵時間，一般在5～6小時后，葉脈呈紅褐色，即可上焙烘干。發酵過程中，以兒茶素為主的多酚類物質在多酚氧化酶的作用下發生氧化聚合，形成茶黃素、茶紅素、茶褐素、聚酯型兒茶素等水溶性氧化產物。這些水溶性氧化產物與茶多酚、咖啡堿、氨基酸、可溶性糖等物質共同構成茶湯的滋味。