Digester metana lebih dikenal sebagai digester anaerobik karena menguraikan sampah organik dengan membatasi asupan oksigen dan menghasilkan gas metana sebagai produk sampingan. Dekomposisi anaerobik bahan organik seperti kotoran hewan, sisa makanan, dan bahan nabati adalah proses alami yang menghasilkan gas metana, tetapi, ketika terjadi di digester metana, gas tersebut dapat dikumpulkan dan digunakan sebagai bahan bakar. Operasi pertanian besar dan fasilitas pengolahan limbah sering mendaur ulang kotoran hewan dan kotoran menjadi digester metana dan menggunakan gas, yang mirip dengan gas alam, untuk pemanasan dan untuk menghasilkan listrik.
Dekomposisi anaerobik berlangsung dalam dua tahap. Pertama, molekul organik kompleks dalam limbah dipecah oleh mikroba asam menjadi peptida, alkohol, dan gula sederhana. Molekul-molekul ini kemudian dipecah lagi oleh mikroba yang berbeda. Sebagai produk sampingan, proses menghasilkan gas, termasuk metana, hidrogen, dan karbon dioksida, dan padatan yang tinggi nitrogen. Proses ini berbeda dari dekomposisi aerobik, atau dekomposisi dengan adanya oksigen, yang menghasilkan sebagian besar karbon dioksida dan amonia sebagai produk sampingan. Selain itu, juga mereduksi bahan baku menjadi zat yang lebih rendah nitrogen dan dapat digunakan sebagai pupuk.
Konstruksi digester metana mencakup wadah kedap udara dengan port untuk memasukkan bahan limbah dan pipa untuk mengumpulkan gas. Pencernaan berlangsung paling baik pada suhu dalam kisaran 32°C hingga 35°C (89°F hingga 95°F) dan akan menurun tajam jika suhu turun di bawah 16°C (61°F). Rasio padatan dan air harus sekitar 8%, yang berarti bahwa kotoran hewan harus dicampur dengan jumlah air yang sama. Sementara digester metana akan berfungsi dengan baik hanya dengan kotoran hewan, efisiensinya dapat ditingkatkan dengan menambahkan bahan nabati.
Manfaat ganda bahan bakar untuk listrik dan panas, dan pengurangan limbah menjadi lumpur yang dapat didaur ulang dan bebas bau menjadikan digester metana pilihan yang hemat biaya dan ramah lingkungan untuk pengolahan limbah. Digester besar dapat dibangun sebagai laguna tertutup dengan manifold untuk mengumpulkan gas, sedangkan yang lebih kecil dapat terdiri dari tangki yang dapat diletakkan di tanah atau dikubur. Digester tangki dapat dipanaskan, yang menjadikannya kandidat yang lebih baik untuk iklim yang lebih dingin. Meskipun digester metana mengurangi limbah menjadi bahan yang bebas bau, prosesnya tidak bebas bau. Selain itu, digester mengeluarkan gas berbahaya seperti karbon monoksida, sulfur oksida, dan amonia, sehingga area sekitar digester besar bukanlah zona perumahan yang ideal.