沼气发酵可分为三个温度范围，46～60℃称高温发酵，25～45℃称中温发酵，25℃以下称低温发酵。此外随自然界温度变化而变化的发酵方式称为常温发酵。
高温发酵的产气率比中温发酵高，但要维持消化器的高温运行能耗较大，所以从净能产量来看高温发酵并不合算。就目前实际应用情况看，一是用于有余热或废热可利用的单位，如我国酒精废醪的沼气发酵多采用高温。而是用于需要杀灭有害生物的废物处理，如人粪的高温厌氧消化。通常高温发酵的最适宜温度为55℃左右。
中温发酵的最适宜温度为35℃左右。在40～45℃对中温或高温发酵来说均属于效率较低的范围。试验显示，如果发酵温度从35℃降为25℃时，任能获得35℃时产气量的85%；当降至15℃时，也还有63%的沼气产生。在我国绝大部分地区，如果要是沼气发酵常年稳定运行，必须采取增温保温措施，使发酵温度不随气温变化，以保持恒定、充足的产气量。
我国广大农村的家用沼气池，多采用常温发酵，其池温的变化直接受地温影响。试验表明，当池温在10℃以下时，沼气发酵不能较好的进行。因此，在低温寒地区或气温下降时必须考虑家用沼气池的保温。
在统一温度类型条件下，温度发生波动时会给发酵带来一定的影响。在恒温发酵时，1h内的温度波动不易超过±（2～3）℃。短期内温度升降5℃，沼气产量会明显下降，甚至会停止产气。然而，温度波动不会使厌氧消化系统受到不可逆转的破坏，即温度瞬间波动对发酵的不利影响只是暂时性的，温度已经恢复正常，发酵的效率也随之恢复。当温度波动时间较长时，效率的恢复所需时间也相应延长。
 

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