两相厌氧消化工艺是在上世纪70年代后期随着厌氧微生物学的研究不断深入应运而生的；它着重于工艺流程的变革，而不是向上述多种现代高速厌氧反应器那样着重于反应器构造变革；
其基本出发点是，在单相反应器中，存在着脂肪酸的产生与被利用之间的平衡，维持两类微生物之间的协调与平衡十分不易；两相厌氧消化工艺就是为了克服单相厌氧消化工艺的上述缺点而提出的。
两个反应器中分别培养发酵细菌和产甲烷菌，并控制不同的运行参数，使其分别满足两类不同细菌的最适生长条件；反应器可以采用前述任一种反应器，二者可以相同也可以不同。