通過微生物的生命活動合成及分解過程，把一部分被吸收的有機質氧化成簡單的無機物，并提供生命活動所需要的能量；同時把另一部分有機物轉化成新的細胞物質，使微生物增殖。整個發酵過程由四個階段組成：
1、升溫階段
發酵初期(通常在1-3天)，糞污中嗜溫性微生物利用可溶性和易降解性有機物作為營養和能量來源，迅速增殖，并釋放出熱能，使糞污溫度不斷上升。此階段溫度在45℃范圍內，微生物以中溫、需氧型為主，通常是一些無芽孢細菌。微生物類型較多，主要是細菌、真菌和放線菌。其中細菌主要利用水溶性單糖等，放線菌和真菌對于分解纖維素和半纖維素物質具有特殊的功能。
2、高溫階段
當糞污溫度上升到45℃以上時，即進入高溫階段。通常從發酵開始，只需2-3天時間溫度便能迅速地升高到65℃，1周內堆溫可達到高值(高溫可達80℃)。嗜溫性微生物受到抑制，嗜熱性微生物逐漸取而代之。除前一階段殘留的和新形成的可溶性有機物繼續分解轉化外，半纖維素、纖維素、蛋白質等復雜有機物也開始強烈分解。在50℃左右進行活動的主要是嗜熱性真菌和放線菌；溫度上升到60℃時，真菌幾乎完全停止活動，僅有嗜熱性放線菌和細菌活動；溫度上升到70℃以上時，大多數嗜熱性微生物已不適宜，微生物大量死亡或進入休眠狀態。
3、降溫階段
隨著微生物活動減弱，產生的熱量減少，溫度自動下降。當溫度降至40℃以下時，處于休眠狀態的嗜熱性微生物又重新活動，繼續分解難分解的有機物但微生物活性普遍下降，發熱量減少，有機物趨于溫度，需氧量大大減少，發酵進入腐熟階段。
4、腐熟階段
在腐熟階段，有機肥基本達到穩定，可出料。
