当污水通过挂满生物膜的填料表面时，受生物膜的吸附作用和微生物的分解代谢作用以及在滤料的截流作用下，污水中的有机物被去除，同时也起到了过滤的作用，最后利用进出水的水位差流出，老化脱落的生物膜沉积在滤池底部，半年或一年用环卫抽粪车抽走，节省了污泥处理环节。厌氧反应形成的少量沼气由排气管排出，排出气体经沼气处理装置处理后排入大气层。
泥的形式存在于滤料的间隙中。根据滤床内水流方向的不同，厌氧生物滤池可分为升流式和降流失两种。在升流式厌氧生物滤池中，污水由底部进入向上流动通过滤料层，处理水则从滤池顶部旁侧流出，沼气通过设于滤池顶部最上端的收集管排出滤池。在降流失厌氧生物滤池中，污水进流与处理水出流和升流式恰好相反，但沼气收集管仍设于池顶部上端。
