活性污泥中的固体物质不到1%，由有机物和无机物两部分组成，其组成比例则因原污水性质不同而异。有机组成部分主要为栖息在活性污泥中的微生物群体，还包括入流污水中的某些惰性的难被细菌摄取利用的所谓“难降解有机物”、微生物自身氧化的残留物。
活性污泥微生物群体是一个以好氧细菌为主的混合群体，其他微生物包括酵母菌、放线菌、霉菌以及原生动物、后生动物等，正常活性污泥的细菌含量一般为107~108 个/mL，原生动物为100个/mL左右。
在活性污泥微生物中，原生动物以细菌为食，而后生动物以原生动物、细菌为食，它们之间形成一条食物链，组成了一个生态平衡的生物群体。活性污泥细菌常以菌胶团的形式存在，呈游离状态的较少，这使细菌具有抵御外界不利因素的性能。
游离细菌不易沉淀，但可被原生动物捕食，从而使沉淀池的出水更清澈。活性污泥的无机组成部分则全部是由原污水带入，至于微生物体内存在的无机盐类，由于数量极少，可忽略不计。
总之，活性污泥由下列四部分物质所组成:
①具有代谢功能活性的微生物群体(M);
②微生物(主要是细菌)自身氧化残留物(M);
③由原污水挟入的难生物降解有机物(M;);
④由原污水挟入的无机物质(M;)。其中活性微生物群体是活性污泥的主要组成部分。