Хмель используется в пивоварении главным образом из-за того, что благодаря нему пиво приобретает свой специфический горьковатый вкус и особенный запах. Это вьющееся многолетнее двудомное растение. При варке пива (в том числе, в домашних условиях) берутся женские неоплодотворённые шишки, важен сорт — хмель обыкновенный (Homulus Lupupus L). Ценность хмеля в его составе, в нём содержатся дубильные вещества, эфирные масла и горькие хмелевые смолы. В шишках можно особо выделить воски, пентозаны, органические кислоты, липиды, сахара и витамины.
Наиболее значимой частью растения для пивоварения является лупулон, это клейкие зернышки, так называемые желестки, которые можно найти на внутренней стороне прилистников. Именно в них и содержатся специфические горькие и ароматические вещества, представляющие такую ценность как для промышленного, так и для домашнего пивоварения. Стоит принимать во внимание, что со временем лупулон меняет окраску и состав, осмоляется. Свежий лупулон блестит, цвет находится в диапазоне от золотистого до светло-жёлтого цвет, у старого хмеля лупулон становится красно-коричневого цвета, блеск и запах исчезают.
При кипячении сусла хмель играет важную роль в коагуляции белков, также хмель повышает биологическую стойкость пива, так как обладает бактериостатическими свойствами. Помимо этого, использование хмеля содействует улучшению пенистых свойств. От «старения вкуса» пиво защищают полифенолы хмеля, но они же при этом негативно сказываются на коллоидной стабильности сваренного пива.
Существует классификация горьких веществ хмеля, согласно ей они делятся на мягкие смолы, неспецифические мягкие смолы и твёрдые смолы. Особо выделяют среди них подкласс, относящийся к мягким смолам, — альфа-горькие кислоты: гумулон, являющийся главной причиной горечи, и когумулон, отрицательно влияющий на восприятие человеком горечи пива. Уровень последнего зависит от сортовых особенностей хмеля — по мнению ряда пивоваров, этот показатель не должен превышать 25% от содержания альфа-кислот в хмеле.
Также горький вкус пива может быть вызван полифенолами хмеля, уже упоминавшимися чуть ранее, они экстрагируются во время кипячения сусла с хмелём, стоит отметить, что в отличие от изо-альфа-кислот полифенолы придают вяжущий вкус пиву. Ещё одним негативным моментом выступает способность полифенолов связываться с солями железа и их воздействие на повышение цветности сусла при кипячении. В результате пена становится коричневого цвета. Но также следует упомянуть и положительные стороны содержащихся в хмеле дубильных веществ. Это, например, высокий уровень реакционной способности, что способствует образованию больших частиц замечательно оседающего бруха при кипячении сусла.