活性污泥法第一阶段，污水中的有机污染物，会被活性污泥颗粒吸附在菌胶团的表面上，这是由于其巨大的比表面积和多糖类黏性物质。同时，一些大分子有机物在细菌胞外酶作用下，分解为小分子有机物。
活性污泥法是一种污水的好氧生物处理法，其原理主要是利用了微生物的代谢作用。
第二阶段，微生物在氧气充足的条件下，吸收这些有机物，将其中一部分有机物合成新的细胞物质，并对另一部分有机物则进行氧化分解。污水中的有机污染物因降解而去除，活性污泥本身继续繁衍增长，可以说是一举两得。
活性污泥法原理形象的说法，就是微生物“吃掉”了污水中的有机物，这样污水变成了干净的水。它本质上与自然界水体自净过程相似，只是经过人工强化，污水净化的效果更好。