هو عبارة عن عملية استخدام الكائنات الحية لتحييد أو إزالة التلوث من النفايات، حيث أنه من المهم جدًا أن نفهم أن هذا الشكل من معالجة النفايات لا يستخدم مواد كيميائية سامة (على الرغم من أنه قد يستخدم كائنًا يمكن أن يكون ضارًا في ظل ظروف معينة).
في المواقع المليئة بالنفايات العضوية تستمر البكتيريا والفطريات والطلائعيات والكائنات الدقيقة الأخرى في تكسير المواد العضوية لتحلل النفايات، وإذا امتلأت هذه البيئة بانسكاب الزيت فقد تموت بعض الكائنات الحية، بينما يعيش البعض الآخر، وبشكل عام تعمل المعالجة البيولوجي هنا من خلال تزويد هذه الكائنات بمواد مختلفة مثل: الأسمدة والأكسجين وظروف أخرى للبقاء على قيد الحياة، وهذا من شأنه أن يساعد على كسر الملوثات العضوية بمعدل أسرع، وبمعنى آخر يمكن أن تساعد المعالجة البيولوجي في تنظيف انسكاب الزيت.
الميزة الرئيسية لطرق المعالجة البيولوجية هي أنها تسمح بمعالجة التلوث أو تحييده أو حتى إزالته، ومن ثم إنتاج منتج نفايات يكون من نفس نوعه، ويمكن التخلص منه بسهولة أكبر، وفي بعض الحالات ليست هناك حاجة للتخلص منها على الإطلاق، فعلى سبيل المثال في حالة النباتات المستخدمة في المعالجة النباتية وترشيح الجذور يكون النبات قادرًا على القيام بشيء يسمى التراكم البيولوجي، وهذا يعني أنه يتمسك بالملوثات، وبما أن النبات لا يزال ينمو فلا داعي لإزالته وتدميره. فيما يلي العوامل المسؤولة عن المعالجة البيولوجية الميكروبية لتكون فعالة بشكل جيد:
عندما يتم معالجة النفايات بيولوجياً يمكن إعادة تدويرها أو على الأقل تخزينها بطريقة لا تسبب أي ضرر إضافي للبيئة المحيطة بها، حيث يتطلع المتخصصون باستمرار إلى عمليات التحلل الطبيعي والمعالجة لفهم كيفية التلاعب بها للمساعدة في إدارة النفايات التي من صنع الإنسان. المعالجة البيولوجية هي واحدة من أكثر الحلول فعالية من حيث التكلفة والأمان التي نمتلكها الآن لإدارة النفايات الملوثة.