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，通过各类微生物的分解代谢，最终形成甲烷和二氧化碳等可燃性混合气体(沼气)的过程。沼气发酵是由多种细菌群参加完成的，人工制取沼气的基本条件是：沼气细菌、发酵原料、发酵浓度、酸碱度、严厌氧环境和适宜的温度。
一、沼气细菌，制取沼气必须有沼气细菌才行。这和发面需要有酵母菌一样。沼气发酵启动时要有足够数量含优良沼气菌种的接种物。普遍存在于粪坑底污泥、下水污泥、沼气发酵的渣水、沼泽污泥、豆制品作坊中的污泥，这些含有大量沼气发酵细菌的污泥称为接种物。
二、充足的发酵原料，沼气发酵原料是产生沼气的物质基础，又是沼气发酵细菌赖以生存的养料来源。因为沼气细菌在沼气池内正常生长繁殖过程中，必须从发酵原料里吸取充足的营养物质，如水分、碳素、氮素、无机盐类和生长素等，用于生命活动，成倍繁殖细菌和产生沼气。
三、发酵原料浓度，沼气池中的料液在发酵过程中需要保持一定的浓度，才能正常产气运行，如果发酵料液中含水量过少、发酵原料过多，发酵液的浓度过大，产甲烷菌又食用不了那么多，就容易造成有机酸的大量积累，结果使发酵受到阻碍。农村沼气池一般采6%至10%的发酵料液浓度较适宜。
四、适当的酸碱度，沼气发酵细菌最适宜的PH值为6.8至7.5。
五、适宜的温度。一般说沼气细菌在8至60摄氏度范围内都能进行发酵。农村的沼气发酵因为条件的限制，一般都采用常温发酵。冬季池温低产气少或不产气。为了提高沼气池温度使沼气池常年产气，在北方寒冷地区多把沼气池候修建在日光温室内或太阳能禽畜舍内，使池温增高，提高了冬季的产气量，达到常年产气。
六、严格的厌氧环境，沼气发酵中起主要作用的是厌氧分解菌和产甲烷菌。它们怕氧气、在空气中暴露几秒钟就会死亡，就是说空气中的氧气对它们有毒害致死的作用。因此，严格的厌氧环境是沼气发酵的最主要条件之一。