污水处理的原理是将污水和水中所含的各种污染物分离或分解，如：COD、氨氮、总磷、总氮等常规污染项目。
要了解废水处理方法的概念，有必要了解水中存在的污染物的形式及其物理和化学性质。一般来说，污染物可以分为三种形式：悬浮物；胶体物质；溶解物质。但是，很难严格划分，是按照污染物的粒径来划分的。悬浮物粒径1~100m，胶体粒径1nm~1um，可溶性物质粒径小于1nm。在污水处理中，污染物颗粒大小的差异对处理难度有很大影响。一般来说，悬浮物易于处理，而粒径较小的胶体和可溶性物质则较难处理。也就是说，悬浮物很容易通过沉淀和过滤从水中分离出来，而胶体物质和可溶性物质则利用特殊物质将它们凝聚或通过化学反应使其大于悬浮物，再利用物质或特殊的膜。经过吸附、过滤和水分离。
污水处理的基本方法是利用各种技术手段对污水中所含的污染物进行分离、去除和循环利用，或将其转化为无害物质来净化水体。
现代污水处理技术按原理可分为物理处理、化学处理和生化处理三大类。
物理处理法：利用物理作用分离污水中的悬浮固体污染物。方法有：筛分法、沉降法、浮选法、气浮法、过滤法和反渗透法。
化学处理法：利用化学反应的作用，分离回收污水和废水中各种形态的污染物（包括悬浮、溶解、胶体等）。主要方法有中和、混凝、电解、氧化还原、汽提、萃取、吸附、离子交换和电渗门。上述两种方法的结合称为物化处理法。
生化处理法：利用微生物代谢，将污水中溶解胶体状态的有机污染物转化为稳定无害的物质。主要方法可以分为两类，即利用好利用好氧微生物作用的好氧法（好氧氧化法）和利用厌氧微生物作用的清氧法（厌氧还原法）。前者广泛用于处理城市污水和有机生产污水，包括活性污泥法和生物膜法。后者多用于处理污水处理过程中产生的高浓度有机物水和污泥。市政污水和低浓度有机污水。
除上述两类生物处理方法外，还有利用池塘和土壤处理的原位生物处理方法。自然生物处理方法又分为稳定池处理和工地处理两种方法。稳定池又称“生物池”，是人工整治土地、堤防、防渗层的污水池。它主要依靠天然的生物净化功能来净化污水。是一种污水处理技术。稳定池又分为好氧池、厌氧池、精密处理池、曝气池等；土地处理是在人为控制的条件下，将活水倒在地面上，通过地表漫灌、污水灌溉等。直至净，污水处理的一种天然生物处理技术，处理可分为湿地水和污泥的慢渗，达到净化和排放达标的目的。