沼氣發酵又稱為厭氧消化、厭氧發酵，是指有機物質(如人畜家禽糞便、秸稈、雜草等)在一定的水分、溫度和厭氧條件下，通過各類微生物的分解代謝，最終形成甲烷和二氧化碳等可燃性混合氣體(沼氣)的過程。沼氣發酵是由多種細菌群參加完成的，人工制取沼氣的基本條件是：沼氣細菌、發酵原料、發酵濃度、酸堿度、嚴厭氧環境和適宜的溫度。
一、沼氣細菌，制取沼氣必須有沼氣細菌才行。這和發面需要有酵母菌一樣。沼氣發酵啟動時要有足夠數量含優良沼氣菌種的接種物。普遍存在于糞坑底污泥、下水污泥、沼氣發酵的渣水、沼澤污泥、豆制品作坊中的污泥，這些含有大量沼氣發酵細菌的污泥稱為接種物。
二、充足的發酵原料，沼氣發酵原料是產生沼氣的物質基礎，又是沼氣發酵細菌賴以生存的養料來源。因為沼氣細菌在沼氣池內正常生長繁殖過程中，必須從發酵原料里吸取充足的營養物質，如水分、碳素、氮素、無機鹽類和生長素等，用于生命活動，成倍繁殖細菌和產生沼氣。
三、發酵原料濃度，沼氣池中的料液在發酵過程中需要保持一定的濃度，才能正常產氣運行，如果發酵料液中含水量過少、發酵原料過多，發酵液的濃度過大，產甲烷菌又食用不了那么多，就容易造成有機酸的大量積累，結果使發酵受到阻礙。農村沼氣池一般采6%至10%的發酵料液濃度較適宜。
四、適當的酸堿度，沼氣發酵細菌最適宜的PH值為6.8至7.5。
五、適宜的溫度。一般說沼氣細菌在8至60攝氏度范圍內都能進行發酵。農村的沼氣發酵因為條件的限制，一般都采用常溫發酵。冬季池溫低產氣少或不產氣。為了提高沼氣池溫度使沼氣池常年產氣，在北方寒冷地區多把沼氣池候修建在日光溫室內或太陽能禽畜舍內，使池溫增高，提高了冬季的產氣量，達到常年產氣。
六、嚴格的厭氧環境，沼氣發酵中起主要作用的是厭氧分解菌和產甲烷菌。它們怕氧氣、在空氣中暴露幾秒鐘就會死亡，就是說空氣中的氧氣對它們有毒害致死的作用。因此，嚴格的厭氧環境是沼氣發酵的最主要條件之一。