Sauerteigbrot ist einzigartig, da es keine im Laden gekaufte Hefe benötigt, wie es bei anderen aufgehenden Broten der Fall ist. Es verfügt über eine symbiotische Hefe- und Bakterienkultur, die auf natürliche Weise aus im Mehl vorhandenen Mikroorganismen entsteht. Eine Starterkultur kann hinzugefügt werden, insbesondere um einen bestimmten Geschmack zu erzeugen, wie er beispielsweise mit der Hefe Candida Milleri und den Bakterien Lactobacillus sanfranciscensis des Sauerteigbrots aus San Francisco verbunden ist, dies ist jedoch nicht erforderlich. Für eine Sauerteigkultur braucht man nur Mehl und Wasser.
Die Bakterien in einer Sauerteigbrotkultur sind Lactobacillus oder Milchsäurebakterien, die auch in Lebensmitteln wie Sauerkraut, Kimchi, Gurken, Käse und Joghurt verwendet werden. Es sind diese Bakterien, die diesem Brot seinen charakteristischen sauren Geschmack verleihen, während die Hefe das Brot aufgehen lässt. Die im Mehl natürlich vorkommenden Hefen und Bakterien werden aktiviert, indem man Wasser einmischt und es in einer warmen Umgebung belässt. Verschiedene Mehlsorten sind mehr oder weniger reich an Mikroorganismen, und manchmal werden der Mischung ungewaschene Bio-Trauben hinzugefügt, um die natürliche Hefe zu erhöhen und die Entwicklung der Kultur zu unterstützen. Diastatisches Malz kann auch einer jungen Kultur zugesetzt werden, um der Hefe zusätzlichen Zucker zu liefern, von dem sie sich ernähren kann.
Eine Sauerteigkultur, auch Starter oder Biskuit genannt, muss in ihrer Jugend täglich mit frischem Mehl und Wasser „gefüttert“ werden. Wenn die Kultur reift, kann sie gekühlt und seltener gefüttert werden. Ein Teil der Kultur wird für jeden neuen Laib Sauerteigbrot verwendet. Eine gut gepflegte Sauerteigkultur kann einem Bäcker viele Jahre dienen.
Sauerteig ist eine der ältesten Brotsorten. Das in Nordeuropa übliche 100 % Roggenbrot ist ein Beispiel für Sauerteigbrot, und Baguettes und andere südeuropäische Brote wurden traditionell mit Sauerteig hergestellt, bevor schneller wachsende Hefekulturen aufkamen. In den USA ist Sauerteigbrot aus San Francisco besonders berühmt. Einige Sauerteigkulturen aus San Francisco werden seit 150 Jahren verwendet. Das süße Amish Friendship Bread, das traditionell an Freunde weitergegeben wird, ist ein weiteres Beispiel für amerikanisches Sauerteigbrot.