在有氧条件下，有机物在好氧微生物的作用下氧化分解，有机物浓度降低，微生物量加。污水中的有机物、首先被吸附在活性污泥和生物膜表面，并与微生物细胞表面接触，透膜酶的作用下，透过细胞壁进人微生物细胞体内，小分子的有机物能够直接透过细胞壁人微生物体内，而如淀粉、蛋白质等大分子有机物，则必须在细胞外酶--水解酶的作下，被水解为小分子后再被微生物摄人细胞体内。微生物以吸收到细胞内的物质作为营养面加以代谢，代谢按两种途径进行:一为合成代谢，部分有机物被微生物所利用，合成新的胞物质;另一为分解代谢，部分有机物被分解形成CO2和H2O等稳定物质，并产生能量用于合成代谢。同时，微生物的细胞物质也进行自身的氧化分解，即内源代谢或内源呼吗微生物降解污水中有机物。在有机物充足的条件下，合成反应占优势，内源代谢不明显。有机物浓度较低或已耗尽时，微生物的内源呼吸作用则成为向微生物提供能量、维持其生命活动的主要方式。

在有机物的好氧分解过程中，有机物的降解、微生物的增殖及溶解氧的消耗这三个过程是同步进行的，也是控制好氧生物处理成功与否的关键过程。在不同的生物处理工艺中，有机物的分解速率，微生物的生存方式、增殖规律，溶解氧的提供方式与分布规律均有差异，而关于好氧生物处理过程的研究及改良也是针对这三个关键过程开展的。