Mikroorganizmy moszczu winogronowego reprezentowane są przez drożdże, grzyby pleśniowe, bakterie kwasu mlekowego i bakterie kwasu octowego. Wewnątrz jagód winogronowych sok jest sterylny, ale w warunkach produkcyjnych praktycznie niemożliwe jest uzyskanie moszczu, który nie byłby zainfekowany mikroorganizmami. Mikroorganizmy dostają się do moszczu z powierzchni jagód podczas ich rozdrabniania, z urządzeń, z pojemników, z powietrza i są przenoszone przez owady. Ilościowy i jakościowy skład mikroorganizmów w moszczu winogronowym może być bardzo zróżnicowany i zależy w dużej mierze od jakości winogron, stanu sanitarnego winogron i technologii przetwarzania. W moszczu winogronowym mnożą się odporne na działanie kwasów, osmofilne, fakultatywnie beztlenowe mikroorganizmy, takie jak drożdże, grzyby pleśniowe i bakterie kwasu mlekowego. Bakterie kwasu octowego, które raz znalazły się w brzeczce podczas fermentacji, utrzymują się w niej i rozwijają.
Liczba i skład gatunkowy mikroorganizmów w świeżo wyciśniętym moszczu i moszczu po sedymentacji siarczynem nie są identyczne. Świeżo wyciśnięty moszcz winogronowy z jagód winogron ma największą liczbę pleśni (75-90% wszystkich mikroorganizmów). Drożdże, zwłaszcza w pierwszych dniach zbioru winogron, występują w nieznacznych ilościach, a wśród nich dominuje Apiculatus. Bakterie kwasu mlekowego i octowego są obecne w niewielkich ilościach w świeżo wyciśniętym moszczu winogronowym. W siarczanowanym sklarowanym moszczu gronowym liczba mikroorganizmów drastycznie się zmniejsza, ponieważ wraz z grubymi cząstkami i bentonitem w znacznej mierze wydostają się one do osadu. Sklarowany moszcz zawiera tylko kilka komórek grzybów, drożdży i bakterii. Dwutlenek siarki hamuje rozmnażanie apiculatus. W fermentacji moszczu winogronowego większość mikroorganizmów stanowią drożdże z rodzaju Saccharomyces. W fermentującym moszczu nie rozwijają się pleśnie ze względu na ich wrażliwość na alkohol. Pod koniec fermentacji moszcz winny jest zdominowany przez Saccharomyces vini (60-90 %) i Saccharomyces oviformis (6-10 %). Oprócz Saccharomyces mogą być również obecne drożdże z innych rodzajów, takich jak Brettanomyces, Saccharomycodes, Candida, Pichia, Hansenula i inne. Drożdże z rodzaju Saccharomyces uvarum są dobrze przystosowane do fermentacji w niskich temperaturach, dlatego też, jeśli moszcz jest pozostawiony w chłodnym miejscu i fermentowany w niskich temperaturach, mają one przewagę nad innymi drożdżami. W moszczu winogronowym powstają warunki selektywne dla Saccharomycodes i Schizosaccharomyces. Moszcz próżniowy, Beckmes i inne koncentraty moszczu winogronowego mogą zawierać Zygosaccharomyces. Jeśli przestrzega się zasad przetwarzania zdrowych winogron, wymogów higienicznych dotyczących sprzętu i pomieszczeń oraz technologii przetwarzania moszczu winogronowego, bakterie w świeżo wyciśniętym i sfermentowanym moszczu są nieliczne i słabo się namnażają. Kiedy jednak warunki sprzyjają ich rozwojowi, mogą zacząć się aktywnie namnażać, np. jeśli moszcz nie jest odpowiednio zaparzany lub fermentowany na zacierze, moszcz ma wysoką zawartość drożdży octowych i filmowych; w wysokich temperaturach w moszczu winogronowym o niskiej kwasowości istnieje ryzyko aktywnego rozwoju bakterii kwasu mlekowego.