Phân hữu cơ được chế biến từ những sản phẩm thực vật và động vật. Phân hữu cơ được bón với khối lượng lớn, nhưng nó chỉ chứa một lượng rất ít những chất dinh dưỡng khoáng mà cây lúa cần. Tuy nhiên, phân hữu cơ không thể thiếu trong sản xuất lúa, nó không chỉ cung cấp dinh dưỡng cho cây lúa, mà còn làm cho cấu trúc của đất tốt hơn, đất tơi xốp hơn, bộ rễ lúa phát triển mạnh... Có hai loại phân hữu cơ là: phân hữu cơ truyền thống và phân hữu cơ công nghiệp, nhưng đối với cây lúa hiện nay dùng chủ yếu là phân hữu cơ truyền thống.

Phân hữu cơ truyền thống bao gồm được chia làm 4 nhóm chính: a) phân chuồng, b) phân rác, c) than bùn và d) phân xanh. Ngoài ra còn có một số loại phân bón khác như: tro, phân bắc, phân gia cầm, bùn ao, bùn hồ, bùn sông, nước phù sa, khô dầu (bà con lại sau khi ép dầu từ một số loại thực phẩm)...

Phân hữu cơ công nghiệp bao gồm: a) phân hữu cơ khoáng (được sản xuất từ nguyên liệu hữu cơ được trộn thêm một hay nhiều yếu tố dinh dưỡng khoáng); b) Phân hữu cơ sinh học (được sản xuất từ nguyên liệu hữu cơ có sự tham gia của vi sinh vật sống có ích hoặc các tác nhân sinh học khác) và c) phân hữu cơ vi sinh – còn gọi là phân vi sinh (là sản phẩm phân bón chứa vi sinh vật sống, đã được tuyển chọn có mật độ phù hợp với tiêu chuẩn ban hành, thông qua các hoạt động sống của các vi sinh vật có ích tạo nên các chất dinh dưỡng mà cây trồng có thể sử dụng được hay các hoạt chất sinh học, đối kháng vi khuẩn, vi nấm gây bệnh vùng rễ cây để góp phần nâng cao năng suất, chất lượng nông sản).

Phân hữu cơ truyền thống được sử dụng cho lúa trong đó chủ yếu là phân chuồng (được ủ hoai mục từ phân bắc, phân gia súc cùng với rơm rạ, thân lá ngô hay các phụ phẩm hữu cơ khác trong vòng từ 2 – 6 tháng, hoặc cũng có thể ủ phân chuồng với đất bột, phân lân và vôi bột). Các loại phân được sử dụng ủ làm phân chuồng tốt nhất là phân bắc, lần lượt là các loại phân lợn, dê, cừu, bò cái, bò đực và kém hơn cả là phân ngựa.

Nông dân Việt Nam còn xử dụng phân xanh để bón cho lúa. Phân xanh là tên gọi chung các cây hoặc lá cây tươi được ủ hay vùi thẳng xuống đất. Trong quá trình phân giải của cây xanh khi vùi trong đất, nhất là ở điều kiện ngập nước, thường phát sinh ra nhiều hợp chất độc hại đối với cây như H2S, axit butiric, CH4, C2H2... do vậy cần bón thêm vôi, lân kèm theo.

Ngoài ra có thể dùng bất kỳ loại phân hữu cơ vi sinh truyền thống nào để bón cho cây lúa tùy theo điều kiện và nhu cầu dinh dưỡng của cây lúa.