生物膜中微生物群体包括好氧菌、厌氧菌和兼性菌，其中有真菌、藻类、原生菌以及蚊蝇的幼虫等较高等的动物，在生物滤池中兼性菌常占优势。无色杆菌属、假单孢菌属、产黄菌属以及产碱杆菌属等是生物膜中常见的细菌。在生物黏层内，微生物生长条件差，常会出现丝状浮游球衣细菌和白硫菌属，在滤池较低部位还存在着硝化菌，如亚硝化单孢菌属和硝化菌属。若生物滤池中pH 值较低，则真菌起到重要的作用。在滤池顶部有阳光照射处常有藻类生物。藻类一般不直接参与废物降解，只是通过光合作用向生物膜提供氧，但若太多则会堵塞滤池，不利于操作。在生物膜滤池中原生动物和一些较高等的动物均以细菌为食物，它们起着控制细菌群体数量的作用，能促使细菌群体以较高速率产生新细胞，有利于污水净化。