污水處理的原理是將污水和水中所含的各種污染物分離或分解，如：COD、氨氮、總磷、總氮等常規污染項目。
要了解廢水處理方法的概念，有必要了解水中存在的污染物的形式及其物理和化學性質。一般來說，污染物可以分為三種形式：懸浮物；膠體物質；溶解物質。但是，很難嚴格劃分，是按照污染物的粒徑來劃分的。懸浮物粒徑1~100m，膠體粒徑1nm~1um，可溶性物質粒徑小于1nm。在污水處理中，污染物顆粒大小的差異對處理難度有很大影響。一般來說，懸浮物易于處理，而粒徑較小的膠體和可溶性物質則較難處理。也就是說，懸浮物很容易通過沉淀和過濾從水中分離出來，而膠體物質和可溶性物質則利用特殊物質將它們凝聚或通過化學反應使其大于懸浮物，再利用物質或特殊的膜。經過吸附、過濾和水分離。
污水處理的基本方法是利用各種技術手段對污水中所含的污染物進行分離、去除和循環利用，或將其轉化為無害物質來凈化水體。
現代污水處理技術按原理可分為物理處理、化學處理和生化處理三大類。
物理處理法：利用物理作用分離污水中的懸浮固體污染物。方法有：篩分法、沉降法、浮選法、氣浮法、過濾法和反滲透法。
化學處理法：利用化學反應的作用，分離回收污水和廢水中各種形態的污染物（包括懸浮、溶解、膠體等）。主要方法有中和、混凝、電解、氧化還原、汽提、萃取、吸附、離子交換和電滲門。上述兩種方法的結合稱為物化處理法。
生化處理法：利用微生物代謝，將污水中溶解膠體狀態的有機污染物轉化為穩定無害的物質。主要方法可以分為兩類，即利用好利用好氧微生物作用的好氧法（好氧氧化法）和利用厭氧微生物作用的清氧法（厭氧還原法）。前者廣泛用于處理城市污水和有機生產污水，包括活性污泥法和生物膜法。后者多用于處理污水處理過程中產生的高濃度有機物水和污泥。市政污水和低濃度有機污水。
除上述兩類生物處理方法外，還有利用池塘和土壤處理的原位生物處理方法。自然生物處理方法又分為穩定池處理和工地處理兩種方法。穩定池又稱“生物池”，是人工整治土地、堤防、防滲層的污水池。它主要依靠天然的生物凈化功能來凈化污水。是一種污水處理技術。穩定池又分為好氧池、厭氧池、精密處理池、曝氣池等；土地處理是在人為控制的條件下，將活水倒在地面上，通過地表漫灌、污水灌溉等。直至凈，污水處理的一種天然生物處理技術，處理可分為濕地水和污泥的慢滲，達到凈化和排放達標的目的。