通過微生物的代謝作用，使廢水中呈溶液、膠體以及微細懸浮狀態的有機汙染物，轉化為穩定、無害的物質的廢水處理法。根據作用微生物的不同，生物處理法又可分為需氧生物處理和厭氧生物處理兩種類型。

廢水生物處理廣泛使用的是需氧生物處理法，按傳統，需氧生物處理法又分為活性汙泥法和生物膜法兩類。活性汙泥法本身就是一種處理單元，它有多種運行方式。屬於生物膜法的處理設備有生物濾池、生物轉盤、生物接觸氧化池以及生物流化床等。生物氧化塘法又稱自然生物處理法。厭氧生物處理法，又名生物還原處理法，主要用於處理高濃度有機廢水和汙泥。使用的處理設備主要為消化池。