Nước mắm truyền thống được làm bằng cách ủ cá cơm cùng muối theo tỷ lệ nhất định trong các thùng gỗ hoặc bể lớn suốt nhiều tháng đến vài năm. Muối vừa giúp bảo quản, ngăn vi khuẩn gây hại phát triển, vừa tạo điều kiện cho các enzyme có sẵn trong nội tạng cá cùng một số vi khuẩn chịu mặn hoạt động từ từ để phân giải thịt cá. Quá trình này gọi là thuỷ phân protein, biến những chuỗi protein dài trong thịt cá thành các mảnh nhỏ hơn.

Nguyên nhân cốt lõi là quá trình thuỷ phân protein diễn ra liên tục và ngày càng sâu hơn theo thời gian ủ, cắt các chuỗi protein dài thành từng axit amin riêng lẻ, trong đó có axit glutamic, chất tạo nên vị ngọt đậm đà gọi là umami mà ta cảm nhận rõ khi nếm nước mắm ngon. Ủ càng lâu thì càng nhiều protein được cắt nhỏ triệt để, lượng axit amin tự do càng tăng, khiến nước mắm ngày càng đậm vị umami. Đồng thời trong suốt quá trình lên men chậm này, hàng trăm hợp chất bay hơi mới cũng dần hình thành, tạo nên mùi thơm đặc trưng phức tạp mà nước mắm ủ ngắn ngày chưa kịp có được.

Nước mắm nhĩ loại thượng hạng, tức phần nước mắm chảy ra tự nhiên đầu tiên từ thùng ủ lâu năm, thường có màu cánh gián đậm, vị ngọt hậu rõ rệt và mùi thơm nồng đặc trưng, khác hẳn loại nước mắm ủ ngắn ngày hoặc pha loãng có vị mặn gắt và thiếu chiều sâu. Nhiều làng nghề nước mắm nổi tiếng như Phú Quốc hay Phan Thiết luôn tự hào về thời gian ủ chượp kéo dài mười hai đến hai mươi bốn tháng, thậm chí lâu hơn, xem đó là yếu tố quyết định chất lượng và giá trị của mỗi giọt nước mắm.

Nhiều người nghĩ nước mắm để càng lâu ngoài chai đã mở nắp thì cũng sẽ ngày càng ngon hơn giống như lúc còn ủ chượp, nhưng thực ra quá trình lên men chính chỉ diễn ra hiệu quả trong môi trường ủ kín có kiểm soát tại nhà thùng, còn nước mắm đã đóng chai rồi mở ra dùng dần thì chất lượng gần như ổn định, không tiếp tục ngon lên theo thời gian mà thậm chí có thể giảm hương vị nếu bảo quản không kín hoặc để nơi có ánh nắng trực tiếp quá lâu.