堆肥實際就是廢棄物穩定化的一種形式，但它需要特殊的濕度、通氣條件和微生物以產生適宜的溫度。一般認為這個溫度要高于45℃，保持這種高溫可以使病原菌失活，并殺死雜草種子。在合理堆肥后殘留的有機物分解率較低、相對穩定并易于被植物吸收。堆肥后臭味可以大大降低。

堆肥過程有許多不同種類的微生物參與。由于原料和條件的變化，各種微生物的數量也在不斷發生變化，所以堆肥過程中沒有任何微生物始終占據主導地位。每一個環境都有其特定的微生物菌群，微生物的多樣性使得堆肥在外部條件出現變化的情況下仍可避免系統崩潰。

堆肥過程主要靠微生物的作用進行，微生物是堆肥發酵的主體。參與堆肥的微生物有兩個來源：一是有機廢棄物里面原有的大量微生物；另一是人工加入的微生物接種劑。這些菌種在一定條件下對某些有機廢物具有較強的分解能力，具有活性強、繁殖快、分解有機物迅速等特點，能加速堆肥反應的進程，縮短堆肥反應的時間。

堆肥一般分為好氧堆肥和厭氧堆肥兩種。好氧堆肥是在有氧情況下的有機物料分解過程，其代謝產物主要是二氧化碳、水和熱；厭氧堆肥是在無氧條件下有機物料的分解過程，厭氧分解最后的代謝產物是甲烷、二氧化碳和許多低分子量的中間產物，如有機酸等。

參與堆肥過程的主要微生物種類是細菌、真菌以及放線菌。這3種微生物都有中溫菌和高溫菌。

堆肥過程中微生物的種群隨溫度的變化發生如下的交替變化：低、中溫菌群為主轉變為中高溫菌群為主，中高溫菌群為主轉化為中低溫菌群。隨著堆肥時間的延長，細菌逐漸減少，放線菌逐漸增多，霉菌和酵母菌在堆肥的末期顯著減少。