O tratamento biológico Aeróbio dá-se pela presença do oxigênio, já que os microrganismos degradam as substâncias orgânicas, que são assimiladas como ?alimento? e fonte de energias, por meio de processos oxidativos. Usualmente é mais utilizada em países desenvolvidos, já que Aeração necessária para fornecer oxigênio aos microrganismos aeróbios requer grandes quantidades de energia elétrica, além de produzir grandes quantidades de CO2.

O processo é extremamente complexo, já que o efluente precisa ser submetido a temperaturas específicas, estar com o pH e oxigênio dissolvido (OD) controlado, sem contar que deverá obedecer a relação da massa com os nutrientes de Demanda Biológica de Oxigênio (DBO) que variam com a biota formada em cada estação. Os sistemas aeróbios mais comuns são lagoas aeradas, filtros biológicos e os sistemas de lodos ativados que propiciam a melhor eficiência em remoção de cargas.