Ở mỗi loại nước thải thường cĩ những vi sinh vật đặc trưng riêng, phụ thuộc chủ yếu vào thành phần vật chất cĩ trong nước thải. Phần lớn vi sinh vật đĩng vai trị rất quan trọng trong quá trình chuyển hố sinh hố, chúng cĩ tác dụng làm giảm chất hữu cơ trong nước thải, đồng thời giúp ổn định nồng độ chất hữu cơ trong các dịng chảy. Trong nước thải số lượng và chủng loại vi sinh vật phụ thuộc vào nhiều yếu tố nhất là các chất hữu cơ hồ tan trong nước, các chất độc, pH của mơi trường, những yếu tố quyết định đến sinh trưởng và phát triển của vi sinh vật như các chất dinh dưỡng đa lượng và vi lượng của chúng. Do đĩ, để tăng cường vai trị hệ vi sinh vật hoạt động trong xử lý nước thải thì cần phải thiết kế điều kiện mơi trường phù hợp.
Nước càng bẩn, càng nhiều chất hữu cơ, nếu thích nghi và sinh trưởng được thì sự phát triển của vi sinh vật càng nhanh.tuy nhiên, khơng phải tất cả các vi sinh vật đều cĩ lợi cho các quá trình chuyển hố trong xử lý nước thải. Nếu như điều kiện mơi trường khơng cịn thích hợp cho hoạt động của các lồi vi sinh vật, hoặc số lượng các vi sinh vật trong hệ thống xử lý tăng đột biến, điều này sẽ gây cản trở cho quá trình chuyển hố và làm giảm hiệu suất xử lý nước thải.
Trong nước thải cĩ rất nhiều loại vi sinh vật khác nhau: vi khuẩn, nấm men, nấm mốc, xoắn thể, xạ khuẩn, virus, thực khuẩn thể… nhưng chủ yếu là vi khuẩn.
Đặc biệt nước thải sinh hoạt và nước thải của các xí nghiệp chế biến thực phẩm, rất giàu các chất hữu cơ, vì vậy số lượng vi sinh vật trong nước là rất lớn. Trong số này chủ yếu là vi khuẩn, chúng đĩng vai trị phân huỷ các chất hữu cơ, cùng với các khống chất khác dung làm vật liệu xây dựng tế bào đồng thời làm sạch nước thải.