Η διαδικασία παραγωγής ζάχαρης εκτελείται μέσω της καλλιέργειας, της συγκομιδής και της επεξεργασίας του ζαχαροκάλαμου. Τα ζαχαρότευτλα μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν στη διαδικασία διύλισης της ζάχαρης. Η πραγματική διαδικασία παραγωγής ζάχαρης θα ποικίλλει ανάλογα με τον τύπο της ζάχαρης που παρασκευάζεται: κρυσταλλική, υγρή, καστανή ή ανεστραμμένη ζάχαρη.
Η περισσότερη ζάχαρη προέρχεται από το ζαχαροκάλαμο, ένα ψηλό τροπικό γρασίδι. Θεωρούμενο πολυετές βότανο, το ζαχαροκάλαμο μπορεί να φυτευτεί με το χέρι ή με μηχανή και θα πρέπει να καλλιεργηθεί σε καλά στραγγιζόμενο έδαφος. Γενικά χρειάζεται το ζαχαροκάλαμο έως και δώδεκα μήνες για να ωριμάσει αρκετά για συγκομιδή. Τα ζαχαρότευτλα, μια δευτερεύουσα πηγή ζάχαρης, είναι καλλιέργειες ρίζας που απαιτούν παρόμοια περίοδο ανάπτυξης πριν από τη συγκομιδή.
Η συγκομιδή του ζαχαροκάλαμου μπορεί να ολοκληρωθεί και με το χέρι ή με μηχανή. Οι συγκομιδές ζαχαροκάλαμου μεταφέρονται σε ζαχαρόμυλους όπου ξεκινά το μηχανικό μέρος της διαδικασίας παραγωγής ζάχαρης. Τα κοτσάνια ζαχαροκάλαμου συνήθως καθαρίζονται από οποιαδήποτε οργανική ύλη, όπως βρωμιά ή έντομα, και στη συνέχεια πλένονται για να απολυμανθούν όσο το δυνατόν περισσότερο πριν αλλαχτούν φυσικά. Αυτή η διαδικασία καθαρισμού γίνεται συνήθως με τη βοήθεια ενός μηχανήματος, όπως πίδακα νερού υψηλής πίεσης και τύμπανων χτενίσματος που κοσκινίζουν μεγαλύτερα αντικείμενα, όπως πέτρες.
Αφού καθαριστεί και είναι έτοιμο, το ζαχαροκάλαμο αλέθεται για να εξαχθεί ο χυμός. Ο χυμός στη συνέχεια διηθείται και καθαρίζεται πριν βράσει. Καθώς ο χυμός πήζει, κρυσταλλώνεται και γίνεται ακατέργαστη ζάχαρη. Στη συνέχεια, η ακατέργαστη ζάχαρη περιστρέφεται γρήγορα σε φυγόκεντρο ή θάλαμο περιστροφής, προκειμένου να αφαιρεθεί πλήρως όλος ο χυμός και η υγρασία.
Αφού δημιουργηθεί η ακατέργαστη ζάχαρη, η διαδικασία παρασκευής ζάχαρης συνεχίζεται στέλνοντας το προϊόν στο επόμενο στάδιο τελικής επεξεργασίας. Εάν το προϊόν πωλείται ως ακατέργαστη ζάχαρη, μπορεί να συσκευαστεί και να σταλεί σε παντοπωλεία και χώρους λιανικής πώλησης. Εάν πρόκειται να μετατραπεί σε ραφιναρισμένη ζάχαρη, θα σταλεί σε ένα διυλιστήριο ζάχαρης.
Σε ένα διυλιστήριο, η ακατέργαστη ζάχαρη θα καθαριστεί και θα στραγγιστεί ξανά. Το στάδιο εξευγενισμού της διαδικασίας παρασκευής ζάχαρης θα αφαιρέσει στη συνέχεια όλα τα σωματίδια χρώματος και μη ζάχαρης που έχουν απομείνει μέσα στο προϊόν, με αποτέλεσμα τους λευκούς, κρυσταλλικούς κόκκους που πολλοί άνθρωποι πασπαλίζουν πάνω από τα πρωινά δημητριακά τους. Η διαδικασία παρασκευής ζάχαρης που χρησιμοποιείται με τις ρίζες ζαχαρότευτλων είναι παρόμοια με αυτή που χρησιμοποιείται για το ζαχαροκάλαμο και περιλαμβάνει το κόψιμο των κτυπημάτων σε λωρίδες πριν τα αλέσετε για χυμό. Η παρασκευή άλλων προϊόντων ζάχαρης, όπως το ινδικό γκουρ ή το χαντσάρι, είναι επίσης παρόμοια με αυτή που χρησιμοποιείται για την κρυσταλλική ζάχαρη.