Công nghệ sử dụng vi sinh vật trong thu hồi khí sinh học gồm 3 giai đoạn:

- Giai đoạn chuẩn bị nguyên liệu: Các nguyên liệu cần nghiền nhỏ nếu kích thước lớn, phối chế với nguyên liệu khác để đảm bảo tỉ lệ C/N là 20 – 30. Nguyên liệu cần được trộn kĩ với nước, rồi đánh tơi. Nguyên liệu và giống vi sinh vật sau đó được nạp vào bể lên men. Giống vi sinh vật là tổ hợp các vi sinh vật như Bacteroides, Clostridium, Methanobacterium, Methanosarcina,... có trong bùn thải.

- Giai đoạn lên men methane: Có thể tiến hành theo mẻ, bán liên tục hoặc liên tục tuỳ thuộc vào thiết kế của bệ thông lên men. Thời gian lưu nguyên liệu phụ thuộc vào loại nguyên liệu. Nhiệt độ của quá trình lên men có thể duy trì hai chế độ khoảng 30 - 35°C hoặc 50 - 55°C.

- Giai đoạn thu hồi khí: Khí được thu hồi thông qua hệ thống ống dẫn và van. Hỗn hợp khí cần được xử lí để tăng hàm lượng CH₄ và giảm mùi hôi.