现代污水处理技术，可以分为一级、二级和三级处理工艺。
一级污水处理工艺主要去除污水中的悬浮固体污染物质，物理处理法大部分只能完成一级处理要求；二级污水处理工艺主要祛除污水中呈交替和溶解性状态的有机污染物，主要采用生物处理法；三级污水处理即深度处理工艺，是在一级、二级处理后，进一步去除难以降解的有机物、氮、磷等能够导致水体富营养化的可溶性有机物等。
三级处理（深度处理）是污水最高处理措施，将经过二级处理的污水进行脱氮、脱磷处理，用活性炭吸附法或各类膜处理技术（如微滤、超滤、反渗透等）去除水中的剩余污染物，并用臭氧或氯消毒杀灭细菌和病毒，目前应用的技术主要包括常规工艺“老三段”、MBR技术、生态塘工艺等。