Eine mechanisch-biologische Kläranlage arbeitet nach dem Prinzip der natürlichen Selbstreinigungskraft der Gewässer, nur in zeitlich gestraffter Form und unter kontrollierten technischen Bedingungen.
In der mechanischen Reinigungsstufe werden durch Rechen, Sandfang und Vorklärbecken die Grob-, Schwimm- und Sinkstoffe aus dem Abwasser entfernt. Die nachfolgende biologische Reinigung wird durch Bakterien und andere Mikroorganismen durchgeführt. Die im Abwasser gelösten organischen Stoffe werden dabei in Feststoffe umgewandelt, die im Nachklärbecken vom Reinwasser getrennt werden.
Die abgeschiedenen Feststoffe im Vor- und Nachklärbecken werden im Faulturm von Bakterien unter Luftabschluss ausgefault. Das dabei entstehende Faulgas besteht zum Großteil aus Methan und wird zur Stromerzeugung und zum Heizen verwendet. Der ausgefaulte Klärschlamm kann zur Düngung auf Felder ausgebracht, kompostiert oder muss, wenn diese Möglichkeiten nicht gegeben sind, einer Verbrennung zugeführt werden.