一、中溫階段

中溫階段也稱為升溫階段，這是堆肥化過程的初期，堆層基本呈15~45℃的中溫，嗜溫性微生物較為活躍，主要以糖類和淀粉類等可溶性有機物為基質，進行自身的新陳代謝過程。這些嗜熱性微生物包括真菌、細菌和放線菌。

本階段所經歷的時間較短，糖、淀粉等基質不可能全部降解，微生物的繁殖也剛剛開始，為數不多，主發酵將在下一階段進行

二、高溫階段

當堆溫升至45℃以上時即進人高溫階段。在這個階段，嗜溫微生物受到抑制甚至死亡，嗜熱微生物成為主體。堆肥中殘留和新形成的可溶性有機物質繼續被氧化分解，堆肥中復雜的有機物如半纖維素、纖維素和蛋白質也開始被快速分解。在此階段中，各種嗜熱性微生物的適宜溫度也有所不同，在溫度上升的過程中，嗜熱微生物的類群和種群相互交替成為優勢菌群。通常在50℃左右活躍的是嗜熱性真菌和放線菌；當溫度上升到60℃時，真菌則幾乎*停止活動，僅有嗜熱性放線菌和細菌的活動；溫度升高到70℃以上時，大多數嗜熱性微生物已不再適應，從而大批進入死亡和休眠狀態。現代化堆肥生產的適宜溫度在55℃左右，這是因為大多數微生物在45~80℃活躍，易分解有機物，其中的病原菌和寄生蟲大多數都可被殺死。也有報道稱加拿大已開發出能夠在85℃以上生存的微生物，它可在含固率僅8%的有機廢液中分解有機物，使之轉化為高效液體有機肥，這對于有機垃圾的降解意義巨大。

三、降溫階段

在堆肥化的后期，堆肥原料中的殘余部分為較難分解的有機物質和新形成的腐殖質此時微生物活性下降，發熱量減少，溫度下降。嗜溫性微生物重新占優勢，對殘余較難分解的部分有機物進一步分解，隨后腐殖質不斷增多且趨于穩定。待堆肥進入腐熟階段，需氧量大為減少，含水率也有所降低。