城市污水的主要污染物是有機物，因此目前國內外大多采用生物法。也有采用化學法的，比如四川遂寧市的污水就采用化學強化一級處理，但這種工藝的去除率不高，出水達不到國家規定的標準，只適用于某些特定的對出水水質要求不高的地方。
在生物法中，有活性污泥法和生物濾池兩大類，生物濾池的處理效率不高，衛生條件較差，我國只有少數幾座生物濾池城市污水處理廠，而活性污泥法占絕大多數。
活性污泥法有很多種型式，使用最廣泛的主要有三類：①傳統活性污泥法和它的改進型A/O、A2/O工藝，②氧化溝，③SBR工藝。
傳統活性污泥法是應用最早的工藝，它去除有機物的效率很高，在處理過程中產生的污泥采用厭氧消化方式進行穩定處理，對消除污水和污泥的污染很有效，而且能耗和運行費用都比較低，因而得到廣泛應用。近20年來，水體富營養化的危害越來越嚴重，去除氮、磷列入了污水處理的目標，于是出現了活性污泥法的改進型A/O法和A2/O法。A/O法有兩種，一種是用于除磷的厭氧—好氧工藝，一種是用于脫氮的缺氧—好氧工藝；A2/O法則是既脫氮又除磷的工藝。
氧化溝是活性污泥法的一種變型，在水力流態上不同于傳統活性污泥法，是一種首尾相接的循環流，通常采用延時曝氣，在污水凈化的同時污泥得到穩定。它不設初沉池和污泥消化池，處理設施大大簡化。氧化溝具有傳統活性污泥法的優點，去除有機物的效率很高，也具有脫氮的功能。如果在溝前增設厭氧池，還可同時除磷。氧化溝這種高效、簡單的特點，使它在中小型城市污水處理廠中得到廣泛應用。
SBR是序批式活性污泥法，它的基本特征是在一個反應池中完成污水的生化反應、沉淀、排水、排泥，不僅省去了初沉池和污泥消化池，還省去了二沉池和回流污泥泵房，處理設施比氧化溝還要簡單，而且處理效果好，有的SBR工藝還具有很強的脫氮除磷功能。SBR工藝對自控要求高，過去自控設備不過關，這種工藝無法推廣，近年來自控技術和儀表應用于污水處理已經過關，我國昆明第三、第四污水廠采用SBR工藝已成功運行數年，因而SBR工藝得到大力推廣，成為業內人士十分關注的一種工藝。
