Kakao merupakan komoditas perkebunan terbesar ketiga setelah kelapa sawit dan karet, produksi nasional dari biji kakao meningkat dari tahun ke tahun. Tetapi tingginya produktivitas kakao Indonesia selama ini kurang didukung dengan upaya peningkatan mutu dari kakao, salah satunya dikarenakan biji kakao tidak difermentasi. Padahal proses fermentasi merupakan proses vital dalam peningkatan mutu dan cita rasa. Dalam proses fermentasi, mikroorganisme memegang peran sangat penting, sehingga perlu dilakukan isolasi mikroorganisme yang terlibat didalamnya. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk memperoleh perubahan pertumbuhan dari bakteri asam laktat (BAL), bakteri asam asetat (AAB), khamir dan kapang selama proses fermentasi spontan. Metode penelitian yang digunakan yaitu metode eksperimental yang dianalisis secara deskriptif dengan enam perlakuan dan setiap perlakuan diuji secara duplo. Hasil penelitian menunjukkan bahwa pertumbuhan optimum BAL pada biji kakao adalah pada lama fermentasi 24 jam, sedangkan AAB dan khamir optimum tumbuh pada lama fermentasi 48 jam. Perubahan pertumbuhan mikroorganisme didominasi oleh bakteri asam laktat dengan total koloni tertinggi yaitu 6,1 log CFU/g dan jumlah terendah 1,3 log CFU/g. Berdasarkan perubahan pertumbuhan mikroorganisme yang terjadi selama fermentasi, waktu optimum untuk proses fermentasi kakao adalah selama kurang dari 5 hari.