厌氧消化分三个阶段：
（1）水解（液化）阶段微生物的孢外酶，如纤维素酶、淀粉酶、蛋白酶和脂肪酶等，将有机物进行体外酶解，纤维素、淀粉等多糖分解成单糖和二糖进而形成丙酮酸，蛋白质转化为肽和氨基酸，脂肪转化为甘油和脂肪酸。也就是说，将固体有机物转化为可溶性的分子量较小的物质。
（2）产酸阶段上一阶段的液化产物进入微生物细胞，在胞内酶的作用下迅速转化为低分子化合物，如低级脂肪酸、醇、中性化和物等，其中以有机酸尤其是乙酸所占比例最大，可以达到80%左右。
（3）产甲烷阶段由严格厌氧的产甲烷菌完成。它们利用一碳化和物（二氧化碳、甲醇、甲酸、甲基胺和一氧化碳）、一酸和氢气产生甲烷。在这一阶段，前面所产生的低分子物质几乎有90%可以转化为家湾，其余10%则被甲烷菌作为自身的养料进行新陈代谢。上述三个阶段实际上是一个连续的过程，相互依赖。发酵初期以第一和第二阶段为主，兼有第三阶段反应。发酵后期，三个阶段的反映同时发生，在一定的动态平衡下，才能够维持正常地产气。