O MBR é o resultado da combinação do processo de tratamento biológico de efluentes e da separação por membranas. Estes processos são tecnicamente similares aos tratamentos convencionais de efluentes, exceto pelo sistema de separação de lodos ativados e da água tratada. As membranas têm a função de reter a biomassa, substituindo os decantadores das estações de tratamento biológico convencionais, o que garante a produção de um efluente tratado com alta qualidade, uma vez que as membranas retêm totalmente a biomassa e uma redução significativa da área ocupada pelas instalações de tratamento.