Selama pembuatan kecap, berbagai zat organik dalam bahan mentah mengalami reaksi biokimia yang kompleks di bawah pengaruh sistem enzim yang berbeda dari berbagai mikroorganisme, membentuk berbagai komponen dalam kecap. Di antaranya, protein dalam bahan mentah mengalami serangkaian proses hidrolisis di bawah aksi protease dan peptidase yang berurutan, menghasilkan peptida dengan berat molekul berbeda. Suhu optimal untuk kerja protease dan peptidase adalah 40–45 derajat.
Protein nabati mengandung 18 asam amino; Asam glutamat dan asam aspartat menyumbang rasa umami, glisin, alanin, dan triptofan menyumbang rasa manis, tirosin menyumbang rasa pahit, dan peptida juga berkontribusi terhadap umami dan rasa. Nitrogen asam amino menyumbang sekitar 50% dari total nitrogen dalam kecap jadi. Jika garam yang ditambahkan tidak mencukupi atau air garam tidak tercampur secara merata, bakteri pembusuk dapat dengan mudah berkembang dalam tumbukan yang difermentasi, menguraikan asam amino untuk menghasilkan amonia dan amina, yang mengakibatkan hilangnya rasa umami dan produksi bau busuk dan tidak sedap. Oleh karena itu, pencegahan sangatlah penting. Suhu optimal untuk pertumbuhan bakteri pembusuk adalah sekitar 30 derajat, dan lingkungan yang cocok adalah netral atau sedikit basa.
Amilase menghidrolisis pati untuk menghasilkan gula, menyediakan nutrisi bagi bakteri fermentasi (seperti bakteri asam laktat). Bakteri ini berkembang biak secara bertahap dan menjalani fermentasi asam laktat, menciptakan lingkungan sedikit asam hingga asam yang secara efektif menghambat bakteri pembusuk dan menciptakan kondisi yang menguntungkan bagi pertumbuhan dan fermentasi ragi. Protein terus dihidrolisis oleh aksi protease asam. Pada saat yang sama, jenis fermentasi lain juga terjadi, menghasilkan produk terkait seperti asam organik dan alkohol.
Selama fermentasi, selulosa, hemiselulosa, pektin, dan lemak dalam bahan baku juga mengalami perubahan enzimatik sehingga membentuk produk penguraiannya masing-masing.
Di antara produk-produk ini, asam organik dan alkohol mengalami reaksi esterifikasi untuk membentuk berbagai ester.
Selain produk asam amino, kecap juga mengandung gula seperti dekstrin, maltosa, glukosa, dan pentosa; asam organik seperti asam laktat, asam asetat, asam sitrat, asam suksinat, asam propionat, dan asam malat; alkohol seperti etanol, metanol, propanol, butanol, pentanol, dan heksanol; dan ester seperti etil asetat, etil laktat, butil asetat, dan etil propionat. Masing-masing berkontribusi pada rasa unik kecap. Pencoklatan, atau perkembangan warna, juga terjadi selama pembuatan kecap. Ada dua jenis pencoklatan: pencoklatan enzimatik dan pencoklatan non-enzimatik. Yang pertama melibatkan oksidasi tirosin menjadi pigmen coklat (melanin) melalui katalisis mikroba fenol hidroksilase dan polifenol oksidase, terutama terjadi pada tahap akhir fermentasi. Yang terakhir ini tidak melibatkan keterlibatan enzim secara langsung; itu terjadi ketika produk fermentasi seperti glukosa dan asam amino mengalami reaksi Maillard untuk menghasilkan melanoidin. Memperpanjang periode fermentasi dan meningkatkan suhu dapat meningkatkan reaksi ini tetapi mempengaruhi fermentasi enzimatik. Oleh karena itu, reaksi pencoklatan ini hanya dapat digunakan pada tahap fermentasi selanjutnya. Pencoklatan di atas hanya menghasilkan-kecap berwarna terang. Jika kecap coklat tua diinginkan, pewarna karamel (dibuat dengan mengaramelkan gula pada suhu 150-200 derajat, proses yang tidak melibatkan fermentasi kecap) harus ditambahkan. Oleh karena itu, pencampuran koji (starter fermentasi) yang telah disiapkan dengan air garam selama proses fermentasi inkubasi mempercepat perubahan kimia berbagai enzim pada suhu yang sesuai, menghasilkan campuran umami, rasa manis, rasa alkohol, asam, dan asin air garam, sehingga menghasilkan warna, aroma, rasa, dan body kecap yang unik. Pembentukan komponen aroma kecap bahkan lebih kompleks, ditemukan lebih dari 80 komponen aroma, terutama meliputi ester, alkohol, senyawa hidroksi, asetal, dan fenol. Sumbernya antara lain berasal dari bahan mentah, berasal dari metabolit Aspergillus, berasal dari metabolit bakteri asam laktat yang toleran terhadap garam, dan berasal dari reaksi kimia.
