一阶段是含碳有机聚合物的水解。纤维素、半纤维素、果胶、淀粉、脂类、蛋白质等非水溶性含碳有机物，经菌水解发酵生成水溶性糖、醇、酸等分子量较小的化合物，以及氢气和二氧化碳；

第二阶段是各种水溶性产物经微生物降解形成甲烷底物，主要是乙酸、氢气和二氧化碳；

第三阶段是产甲烷菌转化甲烷底物生成CH4和CO2。另外，在沼气发酵过程中还存在某些逆向反应，即由小分子合成大分子物质的微生物过程；

从有机物质厌氧发酵到形成甲烷，是非常复杂的过程，不是一种菌所能完成的，是由很多菌参与联合作用的结果。

一类叫发酵菌。包括各种有机物分解菌，江西发酵罐，它们能分泌胞外酶，主要作用是将复杂的有机物分解成较为简单的物质。例如多糖转化为单糖，蛋白质转化为肽或氨基酸，脂肪转化为甘油和脂肪酸。

第二类叫产氢产乙酸菌。其主要作用是前一类分解的产物进一步分解成乙酸和二氧化碳。

第三类菌称产甲烷菌。它们的作用是利用乙酸、氢气和二氧化碳产生甲烷。 在实际的发酵过程中这三类微生物既相互协调，又相互制约，酿酒发酵罐，共同完成产沼气过程。

   不产甲烷菌的发酵产物可以抑制产氢菌的继续产氢，酸的积累可以抑制产酸菌的继续产酸。当厌氧消化器中乙酸浓度超过3×10-3时，就会产生酸化，生物菌发酵罐，使厌氧消化不能很好的进行下去，会使沼气发酵失败。要维持良好的厌氧消化效果，乙酸浓度在0.3×10-3左右较好。在正常沼气发酵工程系统中产甲烷菌能连续不断地利用不产甲烷菌产生的氢、乙酸、CO2等合成甲烷，不致有氢和酸的积累，通用式发酵罐，因此解除了不产甲烷菌生的反馈抑制，使不产甲烷菌就能继续正常生活，又为甲烷菌提供了合成甲烷的碳前体。