有机化合物进入土壤后，一方面在微生物酶的作用下发生氧化反应，彻底分解而最终释放出二氧化碳、水和能量，所含氮、磷、硫等营养元素在一系列特定反应后，释放成为植物可利用的矿质养料，这一过程称为有机质的矿化过程。
另一方面，各种有机化合物通过微生物的合成或在原植物组织中的聚合转变为组成和结构比原来有机化合物更为复杂的新的有机化合物，这一过程称为腐殖化过程。
在碳水化合物中，糖和淀粉容易降解，终端产物是二氧化碳和水，而纤维素和半纤维素不容易降解。蛋白质比较容易讲解，降解产物除二氧化碳和水以外，还有甘氨酸（CH2NH2COOH）、半胱氨酸（CH2HSCHNH2COOH）等氨基酸，这些含氮和硫的化合物进一步降解最后还产生NH4+、NO3-、SO42- 等简单无机离子，但包含在叶绿素中的杂环态氮则不容易降解。大多数植物有机酸容易降解，而脂肪、蜡质、树脂等可以在土壤中存留很长时间。木质素是一类复杂的酚类聚合物，比碳水化合物要稳定得多，容易在土壤中积累。总之，这些简单有机化合物的分解从易到难的排列次序为：①单糖、淀粉和简单蛋白质；②粗蛋白质；③半纤维素；④纤维素；⑤脂肪、蜡质等；⑥木质素。
在好氧条件下，微生物活动旺盛，分解作用进行得较快，最后大部分有机物质变成CO2和H2O,而N、P、S等则以NH4+、NO3-、HPO42-、H2PO4-、SO42-等矿质盐类释放出来。但在嫌气条件下，好氧微生物的活动受到抑制，分解作用进行较慢且不彻底，这样有机质消失得较慢而在土壤中大量积累，同时往往还产生有机酸、乙醇等中间产物。在极嫌气的情况下，还产生CH4、H2等还原物质，其中的养料和能量释放很少，对植物生长不利。
但无论是在好氧条件还是嫌氧条件下，有机物质讲解的终端产物主要是二氧化碳，二氧化碳的释放速率通常是衡量土壤有机质分解率和微生物活性的重要指标。
