泥炭化作用是高等植物遺體在泥炭沼澤中經過一系列生物化學和物理化學變化的過程，這些變化導致碳含量增加，而氧和氫含量減少，最終轉變成泥炭。這一過程可以分為兩個主要階段：
在泥炭沼澤的表層，由於堆積環境水分較少、氧氣較多，喜氧細菌、放線菌、真菌等微生物大量繁殖，使植物遺體經歷氧化分解和水解作用，轉化為較簡單的有機化合物，如胺基酸、葡萄糖、脂肪酸等。
隨著沼澤底層條件的改變，如覆水加深或植物堆積物增厚，導致底層氧氣難以進入，環境由弱氧化轉為還原狀態，厭氧細菌活動增強，發生分解產物之間的合成作用及分解產物與植物遺體之間的相互作用，形成如腐植酸、瀝青質等更穩定的有機化合物。
泥炭化作用的最終結果是高等植物遺體轉變為泥炭，這一過程不僅涉及物理和化學變化，還包括微生物的參與。