一、中温阶段

中温阶段也称为升温阶段，这是堆肥化过程的初期，堆层基本呈15~45℃的中温，嗜温性微生物较为活跃，主要以糖类和淀粉类等可溶性有机物为基质，进行自身的新陈代谢过程。这些嗜热性微生物包括真菌、细菌和放线菌。

本阶段所经历的时间较短，糖、淀粉等基质不可能全部降解，微生物的繁殖也刚刚开始，为数不多，主发酵将在下一阶段进行

二、高温阶段

当堆温升至45℃以上时即进人高温阶段。在这个阶段，嗜温微生物受到抑制甚至死亡，嗜热微生物成为主体。堆肥中残留和新形成的可溶性有机物质继续被氧化分解，堆肥中复杂的有机物如半纤维素、纤维素和蛋白质也开始被快速分解。在此阶段中，各种嗜热性微生物的适宜温度也有所不同，在温度上升的过程中，嗜热微生物的类群和种群相互交替成为优势菌群。通常在50℃左右活跃的是嗜热性真菌和放线菌；当温度上升到60℃时，真菌则几乎*停止活动，仅有嗜热性放线菌和细菌的活动；温度升高到70℃以上时，大多数嗜热性微生物已不再适应，从而大批进入死亡和休眠状态。现代化堆肥生产的适宜温度在55℃左右，这是因为大多数微生物在45~80℃活跃，易分解有机物，其中的病原菌和寄生虫大多数都可被杀死。也有报道称加拿大已开发出能够在85℃以上生存的微生物，它可在含固率仅8%的有机废液中分解有机物，使之转化为高效液体有机肥，这对于有机垃圾的降解意义巨大。

三、降温阶段

在堆肥化的后期，堆肥原料中的残余部分为较难分解的有机物质和新形成的腐殖质此时微生物活性下降，发热量减少，温度下降。嗜温性微生物重新占优势，对残余较难分解的部分有机物进一步分解，随后腐殖质不断增多且趋于稳定。待堆肥进入腐熟阶段，需氧量大为减少，含水率也有所降低。