Le digesteur est le coeur de l’installation à biogaz. La biomasse y est fermentée jusqu’à l’obtention de biogaz. Le digesteur est en principe une grande citerne ou un silo fermé où la biomasse, en général du fumier, est ajoutée.  Pendant la fermentation du fumier, les bactéries naturellement présentes transforment le fumier en biogaz. Il est possible d’ajouter une autre biomasse au fumier dans le digesteur. Cet ajout de biomasse riche en énergie comme par exemple le maïs énergétique, les restes de récoltes ou  des pommes de terre, dans le digesteur, est appelé co-fermentation.   La co-fermentation produit un rendement en biogaz plus élevé et donc plus de chaleur et d’énergie.

Il est important que le mélange de biomasse fermente le plus régulièrement possible dans le digesteur. Pour s’en assurer, des mélangeurs peuvent être installés dans le digesteur.  Ceux-ci assurent une température constante dans le digesteur, et la biomasse est divisée en plus petites particules. De cette façon, le déverouillage des cellules est plus efficace et le biogaz est produit plus rapidement.

Après la fermentation du fumier, il ne reste plus que le digestat  dans le digesteur. Celui-ci peut être utilisé comme engrais. La composition du digestat ressemble beaucoup à celle de l’engrais chimique.