Nach der mechanischen Reinigung erhält das Abwasser nur noch gelöste Substanzen, die aber zu 2/3 der Gesamtverschmutzung ausmachen. In der biologischen Stufe werden diese gelösten Stoffe durch Kleinstlebewesen (Mikroorganismen) weitgehend abgebaut. In den Becken sind mehrere Tonnen dieser Mikroorganismen dauernd mit Fressen beschäftigt und benötigen zum Leben nur noch Sauerstoff welche von Gebläsen als Druckluft am Boden der Becken eingeblasen wird. 70% des ganzen Strombedarfes der Kläranlage benötigen diese Gebläse. Die vollgefressenen Mikroorganismen fallen in Form von braunen, absetzbaren Belebtschlammflocken (Biomasse) an. in herkömmlichen Anlagen wird diese Biomasse in seperaten Becken abgesetzt. im SBR-Verfahren finden alle Prozesse in einem Reaktor statt.

Im Gegensatz zu kontinuierlichen durchflossenen Abwasserreinigungsanlagen wird beim SBR-Verfahren das Abwasser "portionsweise" gereinigt.