堆肥過程大致可分成升溫階段、高溫維持階段和腐熟階段。 （1）升溫階段 堆肥初期，堆層基本呈中溫，嗜溫性微生物較為活躍，利用堆肥中可溶性有機物旺盛繁殖。它們在轉換和利用化學能的過程中使一部分變成熱能。由於堆料有良好的保溫作用，因而溫度不斷上升。此階段微生物以中溫型、需氧型為主，通常是一些無芽孢細菌。適合於中溫階段的微生物種類極多，其中最主要的是細菌、真菌和放線菌。細菌特別適應水溶性單糖類，放線菌和真菌對於分解纖維素和半纖維素物質具有特殊功能。 （2）高溫維持階段 當堆肥溫度升到45℃以上時，即進入高溫階段。在此階段，嗜溫性微生物受到抑制甚至死亡，嗜熱性微生物逐漸替代了嗜溫性微生物；堆肥中殘留的和新形成的可溶性有機物質繼續分解轉化，複雜的有機化合物如半纖維素、纖維素和蛋白質等開始被強烈分解。通常，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在活動；溫度升到70℃以上時，對於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）腐熟階段 在內源呼吸後期，只剩下部分較難分解及難分解的有機物和新形成的腐殖質，此時微生物活動下降、發熱量減少、溫度下降。在此階段嗜溫性微生物又佔優勢，對難分解有機物作進一步分解，腐殖質不斷增多且穩定化，此時堆肥即進入腐熟階段。降溫後，需氧量大大減少、含水量也降低、堆肥物空隙增大、氧擴散能力增強，此時只需自然通風。