A segunda fase do processo anaeróbio ocorre na presença de micro-organismos normalmente presentes no solo, tais como as bactérias Methanobacterium brvantii e Methanosarcina barkeri, que transformam os ácidos orgânicos e o dióxido de carbono em metano.

O pH influi na formação de metano, já que a atividade das bactérias metanogênicas é bastante sensível às suas variações; o pH ótimo, neste caso, está na faixa entre 6 e 8. A faixa ótima de temperatura para a geração de metano é de 30° C a 40° C, sendo que temperaturas abaixo dos 15° C propiciam severas limitações para a atividade metanogênica.

O biogás gerado a partir da decomposição anaeróbia da fração orgânica dos resíduos sólidos urbanos é rico em metano, o qual, por ser um excelente combustível, em certas concentrações representa risco de explosões em aterros sanitários. Dessa forma, este gás deve ser manejado adequadamente, seja através de sua queima direta no flare ou pela sua condução a uma unidade de geração de energia elétrica adaptada para este fim.

O período de incremento da formação do metano é de sete dias a um mês; o biogás gerado nessa fase é composto por 5% a 10% de metano. A forma de construção e a operação do aterro pouco influenciam na formação do biogás. O Brasil não possui, na maior parte do seu território, condições favoráveis para a produção de biogás em aterros sanitários devido às condições de umidade e temperatura e, principalmente, pela baixa presença de matéria orgânica na composição dos resíduos sólidos.