有機堆肥的發酵過程實際上就是各種微生物新陳代謝、繁殖的過程，而有機肥發酵的過程可詳細分為四個階段。 （1）發熱階段：
　　堆肥制作初期，堆肥中的微生物以中溫、好氣性的種類為主，最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，在好氣性條件下旺盛分解易分解有機物質（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，從20℃左右上升至40℃，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）進行強烈分解，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），這對加快堆肥的腐熟有很重要的作用。堆肥不當的堆肥，只有很短的高溫期，或者根本達不到高溫，因而腐熟很慢，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，剩下很難分解的復雜成分（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，表明堆制條件不夠理想，植物性物質分解不充分。這時可以翻堆，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。
　　堆肥制作過程中，必要時應進行翻堆。一般在堆溫越過高峰開始降溫時進行，翻堆可以使內層外層分解溫度不同的物質重新混合均勻，如濕度不足可補加一些水，促進堆肥均勻腐熟。
　　堆肥過程中的各種生物、微生物的死亡、更替及物質形態轉化都是同時進行的，上述分塊介紹是從不同角度對堆肥發酵原理進行了簡單介紹，無論是從熱力學、生物學還是物質轉化角度，這些反應都不是幾天或十幾天這么短時間能夠完成的，這也是為什么即使各種溫度、濕度、水分、微生物等條件都控制的很好的前提下，堆肥仍要經歷45-60天時間的原因。