现代废水处理方法主要分为物理处理法、化学处理法和生物处理法三类。
物理处理法通过物理作用分离、回收废水中不溶解的呈悬浮状态的污染物，包括油膜和油珠的废水处理法。通常采用沉淀、反冲洗过滤器过滤、离心分离、气浮、蒸发结晶、反渗透等方法。将废水中悬浮物、胶体物和油类等污染物分离出来从而使废水得到初步净化。
化学处理法通过化学反应和传质作用来分离、去除废水中呈溶解、胶体状态的污染物或将其转化为无害物质的废水处理法。通常采用方法有中和、混凝、氧化还原、萃取、汽提、吹脱、吸附、离子交换以及电渗透等方法。
生物处理法通过微生物的代谢作用使废水溶液、胶体以及微细悬浮状态的有机物、有毒物等污染物质转化为稳定、无害的物质的废水处理方法。生物处理法又分为需氧处理和厌氧处理两种方法。需氧处理法目前常用的有活性污泥法、反冲洗过滤器和氧化塘等。厌氧处理法又名生物还原处理法主要用于处理高浓度有机废水和污泥使用处理设备主要为消化池等。