白酒的香气成分有1000多种，包括醇类、酯类、酸类、羰基化合物、硫化物等。这些物质在恰当的比例下组成了各具风味的白酒的特殊芳香。我国的白酒按风味可分成5种主要类型：浓香型，以泸州大曲、五粮液为代表：清香型，以汾酒为代表；酱香型，以茅台酒为代表；米香型，以三花酒为代表；凤香型，以西风酒为代表。
1．醇类化合物
这是白酒香气成分中最为大量的一类物质。其中含量最多的是乙醇，它通过糖类的酒精发酵而生成。除此之外，白酒中还含有丙醇、丁醇、异丁醇、戊醇、异戊醇等化合物，这些醇类在这里也常被统称为“高碳醇（或高级醇）”。高碳醇的含量是形成白酒独特风味的重要成分之一，尤其是异戊醇，它的香气值(F.U)接近于1，有一种独特香气，与其他成分之间存在有相乘效果，这些高碳醇一般由原料中的氨基酸发酵而生成。
一般说来，高碳醇中异戊醇含量最多，其次是异丁醇、丙醇、仲戊醇等。异戊醇（包括仲戊醇）量(A)与异丁醇量(B)的比值(A/B)对酒的风味也有影响。在果酒中，由于原料果汁内氨基酸的含量少，这时主要的反应路线是由丙酮酸脱羧、还原而生成高碳醇。例如通过4-甲基-α-酮戊酸生成异戊醇，通过α-酮异戊酸生成异丁醇。在这种情况下生成高碳醇的量一般较少，而且异戊醇与异丁醇的比值(A/B)较高。而在白酒或啤酒的发酵过程中，由于原料内氨基酸的含量较高，使酶合成高碳醇系统受到抑制，高碳醇便直接从亮氨酸、异亮氨酸和缬氨酸生成。这时酒中高碳醇的含量较多，且A/B比值和原料中的亮氨酸（包括异亮氨酸）与缬氨酸的含量比大致成比值，一般说来，谷类酒的A/B比值较果酒低。因此，制酒原料内的蛋白质含量要适当。若蛋白质含量过低，生成的高碳酒太少或比例不当，使得酒香平淡；若蛋白质含量过高，生成的高碳醇含量过多或含量比不谐调，也会给酒香带来刺激性气味或苦味。此外，高碳醇的含量与比例，还和酵母种类、发酵温度、工艺操作等因素有关。在国产的名牌白酒中，茅台酒高碳醇的种类最多，三花酒高碳酒的含量最大。
2．酯类化合物
这是白酒中最重要的一类香气成分，主要由它们形成了各种白酒的香型。一般名牌白酒的酯类含量都较高，而普通白酒的含量较低。主要的酯类化合物是偶数碳原子的脂肪酸所形成的乙酯和乳酸乙酯，此外还有由乙酸与异戊醇、异丁醇或β-苯乙醇所形成的乙酸酯。各种白酒的香气成分大致相同，但含量有差别。浓香型大曲酒中含乙酸乙酯、乳酸乙酯。已酸乙酯最多，香气浓郁；汾酒的酯类几乎全是乙酸乙酯和乳酸乙酯，清香扑鼻；茅台酒的乙酸乙酯、乳酸乙酯和己酸乙酯均比大曲少，尤其己酸乙酯，但丁酸乙酯增多香气醇厚持久，俗称“留杯香”；三花酒中各种酯类的含量都相对较少，香气清淡较弱。谷类酒与杂粮酒相比，后者中的乙酸异戊酯含量很低，其他酯类含量也少。当酒中含有微量的α-羰基（或羟基）异己酸乙酯时，它与异戊醇共存会使酒的香气更为强烈。若将酒浆在发酵最盛期挥发的香气经冷却、捕集后放回酒中，可以提高酒香。有人用乙酸乙酯、乳酸乙酯、已酸乙酯和乙酸异戊酯按比例调配后加入清酒内，也能得到类似于某香型的白酒。
酯类化合物形成的途径有二。首先是酵母的生物合成，这是主要途径。例如，
R-COOH+CoA·SH+ATP←→R-CO-S-CoA+AMP+PPi
R-CO-S-CoA+R‘OH←→R-CO-OR‘+CoA-SH
对于侧链脂肪酸来说，一般是先生成酮酸后再转生成酰基辅酶A，然后与醇合成比酮酸少一个碳原子的侧链脂肪酸酯；某些氨基酸例如苯丙氨酸生成酯的反应途径，是通过微生物的酶作用而进行。酯类的合成主要是在酵母菌体内进行，生成的产物再通过细胞膜进入培养液中。酯类化合物的生成量及成分因菌株而异。当酵母菌细胞膜上的不饱和脂肪酸过多时，会妨碍体内合成的脂类产物透过细胞膜，从而使生成的脂类减少，香气降低。一般情况下，脂类的生成量和发酵强度是平行关系，发酵一停止，酒的香气就开始减弱。加入泛酸和通入空气，都可以促进酯类的生物合成，提高酒的香气。磷酸的存在也能促进脂类的生物合成，但砷酸有阻碍作用。
生成酯类化合物的另一途径，是白酒在蒸馏和贮存过程中发生的酯化反应。在常温下酯化反应的速度很慢，需十几年才能达到平衡。因此随着酒类贮藏期的延长酯类含量会增加（表11-2），这也是陈酒比新酒香的原因之一。
3．酸类化合物
酒中的有机酸种类很多，含量较大的是乙酸和乳酸；其次是己酸、丁酸、丙酸、戊酸、甲酸等；还发现有二元酸、三元酸、羟基酸和羰基酸等，含量一般较微。酸类化合物本身对酒香的直接贡献不大，但具有维持酯的香气、调整酒的风味的作用。
这些酸类一部分来源于原料，大部分由微生物发酵生成。其中的偶数饱和脂肪酸是在酵母菌线粒体复合酶的催化下而合成；奇数脂肪酸的反应前体物则是丙酰辅酶A。带侧链的脂肪酸一般是通过α-酮酸脱羧生成，而这些带侧链的酮酸则是由氨基酸的生物合成途径产生，反应能力很强。
4．羰基化合物
羰化物也是白酒中较为重要的香气成分。茅台酒中的羰化物成分最多，主要有乙缩醛、丙醛、糠醛、异戊醛、丁二酮等；大曲酒和汾酒中主要是乙缩醛和丙醛，其中汾酒的含量低些；三花酒中羰比物的含量很少。
酒中含有的乙缩醛是由乙醛与醇类通过羧醛缩合反应生成。很多醇类如乙醇、异戊醇、仲戊醇等，都可以通过上述反应形成乙缩醛。乙缩醛具有柔和的香气。除上述主要生成途径外，少数羰化物还可以在酒的蒸馏和贮藏过程中，通过美拉德反应和醇类的氧化反应而生成。日本有人据此将白酒中的3-脱氧葡萄糖醛酮作为白酒熟化管理的指标，规定新酒中该物质的含量为50μmol/L，陈酒中的含量为350μmol/L。
酒中的丁二酮除了受到某些特殊的乳酸菌污染时会产生外，也可以在熟化过程中由酵母代谢产生。丁二酮含量过多时会使白酒产生不快的嗅感。
来自原料中的某些物质经过复杂的微生物发酵作用，不但生成了一些含量较多的香气成分，有时还会形成一些含量极微的主体香气成分。例如在酱香型白酒中除了酯香和醇香成分外，还发现有微量的呈现酱香和焦香的吡嗪类、呋喃类化合物。