Surdeig er en en samlebetegnelse på gjæret deig basert på en surdeigskultur. Surdeigskulturen (ofte kalt en starter) lages ved at man blander vann og mel og lar dette stå hvor det utvikles melkesyrebakterier, og gjærsopper som forgjærer sukkerarter til alkohol og karbondioksid.

For å utvikle en starter egnet for baking bør man mate starteren med mer mel og vann en til to ganger daglig i 7-10 dager. Starteren (det vil si mikroorganismene i denne) holder man så i live ved gjentatt mating. En annen metode for å vedlikeholde starterkulturen er å beholde en liten del av deigen man baker og spare den til neste baking, men det forutsetter at det ikke går for lang tid mellom hver baking, i så fall vil kulturen til slutt dø ut. Melkesyrebakteriene gir brødet en syrlig smak samtidig som det beskyttet starteren mot uønskede mikroorganismer som for eksempel mugg. Ved gjæring av surdeig samspiller melkesyrebakteriene og gjærsoppene til fermentering av melet. Et viktig begrep for både surdeig og annen baking er deigens hydrering, som er andelen vann (eller annen veske) i forhold til mel. Typisk baker man med hydring på mellom 65 og 85% med surdeig, men med høy andel sammalt mel og brødtyper som ciabatta og focaccia blir enda høyere hydrering benyttet. Surdeig blir ofte brukt i rugbrød ettersom rug ikke danner sterkt nok glutennett til å holde på gassene som dannes av industrigjær.