Os processos biológicos, quando comparados aos processos físico-químicos, são mais seguros, menos onerosos e menos agressivos ao meio ambiente.

A biorremediação pode ser realizada ex situ ou in situ. A técnica in situ é aplicada para tratamento do solo, águas subterrâneas e águas residuárias que são escavadas e transportadas (no caso dos solos) e bombeadas (no caso da água) para locais fora da zona contaminada para posterior tratamento, atualmente, com biorreatores.

A biorremediação utiliza o estímulo da atividade microbiana para degradar compostos orgânicos, em especial hidrocarbonetos de petróleo, resultando na transformação em metabólitos ou mineralização dos contaminantes.

O sistema de biopilhas ou biocélulas é uma tecnologia, que envolve o empilhamento de solos contaminados, e que tem por objetivo simular a atividade microbiana aeróbia acelerando a degradação do poluente pela aeração, adição de nutrientes e correção de umidade.