有機肥的堆肥發酵過程實際上就是各種微生物新陳代謝、繁殖的過程。微生物的新陳代謝過程即有機物分解的過程。有機物分解泌然會產生能量，這些能量推動了堆肥化進程，使溫度升高，同時還可干燥濕基質。許多堆肥用的基質攜帶人類、動植物的病原體，以及令人討厭的生物如雜草種子。

    有機肥的堆肥發酵過程可分為以下4個階段：

    （1）發熱階段

    堆肥有機肥制作初期，堆肥中的微生物以中溫、好氣性的種類為主，較常見的是無芽孢細菌、芽孢細菌和霉菌。它們啟動堆肥的發酵過程，在好氣性條件下易分解有機物質（如簡單糖類、淀粉、蛋白質等）產生大量的熱，不斷提高堆肥溫度，20℃左右上升至40℃，從稱為發熱階段，或中溫階段。

    （2）高溫階段

    隨著溫度的提高，好熱性的微生物逐漸取代中溫性的種類而起主導作用，溫度持續上升，一般在幾天之內即達50℃以上，進入高溫階段。在高溫階段，好熱放線菌和好熱真菌成為主要種類。它們對堆肥中復雜的有機物質（如纖維素、半纖維素、果膠物質等）進行漒烈分解，熱量積累，堆肥溫度上升至60-70℃，甚至可高達80℃。隨即大多數好熱性微生物也大量死亡或進入休眠狀態（20d 以上），這對加快堆肥有機肥的腐熟有鍾要的作用。堆肥不當的有機肥，只有狠短的高溫期，或者跟本達不到高溫，因而腐熟慢，在半年或者更長時期內還達不到半腐熟狀態。

    （3）降溫階段

    當高溫階段持續一定時間后，纖維素、半纖維素、果膠物質大部分已被分解，剩下狠難分解的復雜成分（如木質素）和新形成的腐殖質，微生物的活動減弱，溫度逐漸下降。當溫度下降到40℃以下時，中溫性微生物又成為優勢種類如果降溫階段來的早，表明堆制條件不夠里想，植物性物質分解不充份。這時可以通過翻堆機或翻拋機進行翻堆，將堆積材料拌勻，使之產生第二次發熱、升溫，以促進堆肥的腐熟。

    （4）腐熟保肥階段

    堆肥腐熟后，體積縮小，堆溫下降至稍高于氣溫，這時應將堆肥壓緊，造成厭氣狀態，使有機質礦化作用減弱，以利于保肥。