Le processus de fabrication du rhum agricole consiste à faire fermenter puis à distiller le jus de canne à sucre (vesou) alors que s'agissant du rhum industriel, c'est la mélasse (résidu de fabrication du sucre constitué de sucres non cristallisables) que l'on fait fermenter avant distillation. 

Les différentes étapes de fabrication du rhum agricole sont décrites ci-après :

L'extraction du vesou
 

La canne à sucre fraîchement coupée est broyée/écrasée par trois ou quatre moulins successifs (constitués de cylindres appelés rolles) pour séparer le jus (vesou) de la paille (bagasse).  La bagasse est utilisée comme combustible pour alimenter le foyer de la chaudière et ainsi produire la vapeur nécessaire au fonctionnement de l'usine (cette vapeur alimente notamment les moulins de broyage et les colonnes à distiller).  Après filtration, le vesou est dirigé vers les cuves de fermentation.

La fermentation

La fermentation est effectuée à l'aide de levures et dure de 24 à 48 heures, le temps nécessaire pour transformer le sucre en alcool et faire apparaître les éléments aromatiques qui caractériseront le produit fini.

Le "vin" de canne obtenu en sortie de fermentation titre un degré alcoolique compris entre 4 et 6°. 

La fermentation terminée, le vin est envoyé vers la colonne de distillation. 

La distillation
 

La méthode consiste à chauffer le vin afin de vaporiser ses éléments volatils, notamment l'alcool, pour ensuite les condenser. Avant d'entrer dans la colonne de distillation, le vin traverse un chauffe-vin ou sa température est portée à environ 70°C.  Il entre ensuite en tête de colonne pour descendre par gravité de plateau en plateau (une colonne est constituée de plusieurs plateaux perforés en cuivre ou en inox) vers le pied de colonne ou est envoyée de la vapeur de chauffe.  La vapeur s'enrichie progressivement en croisant le vin pour donner une vapeur alcoolisée qui est dirigée vers des condensateurs.  Le rhum de coulage né de cette condensation titre environ 70 °. Il est incolore.  La colonne à distiller est le coeur d'une rhumerie, car c'est principalement elle qui confère au rhum ses caractéristiques propres.

Ancienne colonne à distiller de la rhumerie Hardy, Tartane - La Martinique

Le vieillissement

Le rhum agricole blanc (incolore) est mis au repos pendant au moins trois mois (période au cours de laquelle il est brassé et aéré) après distillation avant d'être commercialisé. Avant sa mise en bouteille, il est ramené à un degré de commercialisation (entre 45 et 62%) par addition d'eau de source ou d'eau déminéralisée. 

Le rhum agricole paille (la terminologie officielle est "rhum élevé sous bois"), de coloration dorée, est un rhum qui a séjourné au minimum une année en foudre de chêne avant sa mise en bouteille. 

Le rhum agricole vieux est vieilli en fûts de chêne pendant une période minimum de trois ans. On parle de rhum "vieux" après 3 ans, de "très vieux" après 4 ans et de "rhum hors d'âge" après 6 ans.