在污水处理活性污泥法中起主要作用的是活性污泥，污水处理活性污泥是由具有活性的微生物、微生物自身氧化的残留物、吸附在污水处理活性污泥上不能为生物所降解的有机物和无机物组成，其中微生物是污水处理活性污泥的主要组成部分。

活性污泥微生物又是由细菌、真菌、原生动物、后生动物等多种微生物群体相结合所组成的一个生态系。

细菌是活性污泥在组成和净化功能上的中心，是微生物的最主要成分，污水中有机物的性质决定那些种属的细菌占优势，含蛋白质的污水有利于产碱杆菌属和芽孢杆菌属，而醣类污水或烃类污水则有利于假单孢菌属。在一定的能量水平（即细菌的活动能力）下，大部分细菌构成了污水处理活性污泥的絮凝体，并形成菌胶团，具有良好的自身凝聚和沉淀性能。

在污水处理活性污泥法处理过程中，净化污水的第一和主要承担者是细菌，其次出现原生动物，是细菌的首次捕食者，继之出现后生动物，是细菌的第二次捕食者。