在通气条件下，好氧微生物分解大分子有机固体废弃物为小分子有机物，部分有机物被矿化成无机物。并放出大量的热量，使温度升高至50~65摄氏度，如不通风，温度会高到80~90摄氏度。这期间发酵微生物不断的分解有机物，吸收利用中间代谢产物合成自身细胞物质，生长繁殖。以其更大数量的微生物群体分解有机物，最终有机固体废弃物完全腐熟成稳定的腐殖质。
参与堆肥发酵的微生物：发酵初期有中温好氧的细菌和真菌，分解碳水化合物等，同时释放热量，使温度升至50摄氏度；好热性的细菌，放线菌和真菌分解纤维素和半纤维素。温度升至60摄氏度时，真菌停止活动，继续由好热的细菌和放线菌分解纤维素和半纤维素。温度升至70摄氏度时，致病菌和虫卵被杀死，此时，一般的嗜热高温细菌和放线菌也停止活动，堆肥腐熟稳定。

要求NO₂^-和NO₃^-极低，溶解氧在0.2mg/L以下，氧化还原电位低于150mV，温度30摄氏度左右，pH在7~8。