城市污水的主要污染物是有机物，因此目前国内外大多采用生物法。也有采用化学法的，比如四川遂宁市的污水就采用化学强化一级处理，但这种工艺的去除率不高，出水达不到国家规定的标准，只适用于某些特定的对出水水质要求不高的地方。
在生物法中，有活性污泥法和生物滤池两大类，生物滤池的处理效率不高，卫生条件较差，我国只有少数几座生物滤池城市污水处理厂，而活性污泥法占绝大多数。

活性污泥法有很多种型式，使用最广泛的主要有三类：①传统活性污泥法和它的改进型A/O、A2/O工艺，②氧化沟，③SBR工艺。
传统活性污泥法是应用最早的工艺，它去除有机物的效率很高，在处理过程中产生的污泥采用厌氧消化方式进行稳定处理，对消除污水和污泥的污染很有效，而且能耗和运行费用都比较低，因而得到广泛应用。近20年来，水体富营养化的危害越来越严重，去除氮、磷列入了污水处理的目标，于是出现了活性污泥法的改进型A/O法和A2/O法。A/O法有两种，一种是用于除磷的厌氧—好氧工艺，一种是用于脱氮的缺氧—好氧工艺；A2/O法则是既脱氮又除磷的工艺。
氧化沟是活性污泥法的一种变型，在水力流态上不同于传统活性污泥法，是一种首尾相接的循环流，通常采用延时曝气，在污水净化的同时污泥得到稳定。它不设初沉池和污泥消化池，处理设施大大简化。氧化沟具有传统活性污泥法的优点，去除有机物的效率很高，也具有脱氮的功能。如果在沟前增设厌氧池，还可同时除磷。氧化沟这种高效、简单的特点，使它在中小型城市污水处理厂中得到广泛应用。

SBR是序批式活性污泥法，它的基本特征是在一个反应池中完成污水的生化反应、沉淀、排水、排泥，不仅省去了初沉池和污泥消化池，还省去了二沉池和回流污泥泵房，处理设施比氧化沟还要简单，而且处理效果好，有的SBR工艺还具有很强的脱氮除磷功能。SBR工艺对自控要求高，过去自控设备不过关，这种工艺无法推广，近年来自控技术和仪表应用于污水处理已经过关，我国昆明第三、第四污水厂采用SBR工艺已成功运行数年，因而SBR工艺得到大力推广，成为业内人士十分关注的一种工艺。