沼气发酵又称为厌氧消化、厌氧发酵，是指有机物质（如人、畜、家禽粪便、秸秆、杂草等）在一定的水分、温度和厌氧条件下，通过各种沼气发酵微生物的分解代谢，最终生成沼气的过程。沼气发酵是一个复杂的微生物学过程，只有存在大量的沼气微生物，并使各种群的微生物得到最佳的生长条件，各种有机物原料才会在微生物的作用下转化为沼气。
微生物是沼气发酵的核心，只有了解参加沼气发酵的多种微生物活动规律、生存条件及作用，并按照微生物的生存条件、活动规律去修建沼气池，收集发酵原料，进行日常管理，使参加发酵的各种微生物得到最佳的生长条件，才能获得较多的产气量和沼肥，满足生产、生活的需要。