فرآیندهای زیست‌شناختی اصلی مورداستفاده در تصفیه فاضلاب شامل پنج گروه اصلی به‌صورت زیر است:

• فرآیندهای هوازی.
• فرآیندهای بی‌اکسیژن.
• فرآیندهای بی‌هوازی.
• فرآیندهای مرکب بی‌هوازی، هوازی، بی‌اکسیژن.
• فرآیندهای حوضچه‌ای.

بسته به اینکه تصفیه در سیستم‌های رشد معلق، رشد متصل یا ترکیبی از آن‌ها انجام شود، هریک از این فرآیندها را به انواع دیگری تقسیم می‌کنند.
باید توجه کرد که همه فرآیندهای زیست‌شناختی مورداستفاده در تصفیه فاضلاب، از فرآیندهایی که در طبیعت رخ می‌دهند برگرفته‌شده‌اند. چرخه‌های هوازی و بی‌هوازی، مثال‌های نمونه‌وارند. با کنترل محیط میکرواورگانیزم‌ها، تجزیه مواد زائد تسریع می‌شود. بدون توجه به نوع مواد زائد، تصفیه زیست‌شناختی به‌طورکلی عبارت است از کنترل محیط لازم برای رشد بهینه میکرو ارگانیزم‌های موردنظر.