城市污水厂的流程依照需要的处理程度和经济分析确定。通常区分为三级：①一级处理。采用沉淀法，悬浮固体和五日生化需氧量的去除率一般可分别达到60%和30%左右。②二级处理。采用水的生物处理法，悬浮固体和五日生化需氧量的去除率一般都可达到90%左右，采用高负荷率活性污泥法时五日生化需氧量去除率在60%左右。③三级处理。进一步去除二级处理未处理的物质。

一级污水厂的主要处理构筑物是 沉淀池。二级污水厂再加生物器（曝气池、生物滤池、生物转盘或曝气生物滤池等）和后沉淀池。因前后都有沉淀池且作用有差别，故常称前者为初次沉淀池，后者为二次沉淀池。还有辅助性的设施和处理沉淀池污泥的设施。辅助性设施一般为格栅和沉砂池(也称杂粒池)。格栅去除块状物和布片等。沉砂池去除易沉物以免在后继深池中积累，影响运行。处理污泥的设施一般是消化池和脱水设备（干化床或脱水机）。废水处理厂建筑物通常有泵房、化验室、污泥脱水机房、修理工厂等。活性污泥法污水厂往往还有鼓风机或空气压缩机房。 为了控制运行，经济调度和提高管理水平，污水厂开始采用自动化装置和电子计算机控制，包括：①水质、水量和电源电压等运行参数的遥讯、遥测、记录和报警；②阀门启闭和水泵机组调度的自动控制和遥控等；③三级处理。二级处理的出水水质有时不能满足排放要求，于是作进一步的处理（或称深度处理）。生物处理法出水一般富含氨、氮、硝酸盐和磷酸盐，排放潺湲水体（如湖泊和海湾）时水体常出现富营养化。这时，常增设除氮、磷的设施。当出水排放到水质要求极高的水体或灌溉草地、球场和游息绿地，水质需全面提高时，常增设双层滤床滤池。也有采用生物塘和土地处理的。