在活性污泥法中起主要作用的是活性污泥，活性污泥是由具有活性的微生物、微生物自身氧化的残留物、吸附在活性污泥上不能为生物所降解的有机物和无机物组成，其中微生物是活性污泥的主要组成部分。 
活性污泥微生物又是由细菌、真菌、原生动物、后生动物等多种微生物群体相结合所组成的一个生态系。 
细菌是活性污泥在组成和净化功能上的中心，是微生物的最主要成分，污水中有机物的性质决定那些种属的细菌占优势，含蛋白质的污水有利于产碱杆菌属和芽孢杆菌属，而醣类污水或烃类污水则有利于假单孢菌属。
在一定的能量水平（即细菌的活动能力）下，大部分细菌构成了活性污泥的絮凝体，并形成菌胶团，具有良好的自身凝聚和沉淀性能。 
在活性污泥法处理过程中，净化污水的第一和主要承担者是细菌，其次出现原生动物，是细菌的首次捕食者，继之出现后生动物，是细菌的第二次捕食者。