人工濕地是由人工建造，模擬天然濕地，利用植物和微生物對廢水進行處理凈化的系統。
濕地植物為水生植物，水生植物是生活在水中或可以長期生活在非常潮濕乃至水達到飽和狀態的土壤里的維管束植物。按在水域中的不同分布，可分為挺水、浮水和沉水植物三種。人工濕地中的植物作為優勢種，最大的功能在于它能直接吸收利用廢水中的營養物質，同時還吸附和富集部分水體中的有毒有害物質。此外，由于水生植物具有龐大的根系，空氣中的氧通過葉片最終被輸送到植物的根區，這樣，就為根區附近的微生物群落提供了生存所需的氧。常見的用于人工濕地的水生植物有蔍草、蘆葦、香蒲、燈心草、菖蒲、莎草、茭草、水花生、田邊草、黑麥草、蘭花草和池杉等。美人蕉雖然屬于濕生植物，但也廣泛應用于人工濕地。
人工濕地中的微生物主要起分解作用，在代謝過程中吸收水體中的有機物和一些無機物。好氧微生物利用被水生植物輸送到根區的氧分解有機物，最后產生二氧化碳和水，厭氧微生物則在基質無氧的區域分解有機物。
人工濕地對污水的處理過程，是物理、化學及生物作用共同作用的結果。基質、植物、微生物是人工濕地發揮凈化作用的三個主要因素。在污水通過人工濕地的過程中，基質的吸附、過濾，植物的吸收、固定、轉化、代謝及濕地微生物的分解、利用、異化等過程綜合作用，互相關聯影響著最終的凈化效果。
按照濕地植物的種類，人工濕地可分為浮水植物系統、挺水植物系統和沉水植物系統三種類型。按水流方式，人工濕地處理系統分為表面流濕地（Surface Flow Wetlands, SFW）和潛流濕地（Subsurface Flow Wetlands, SSFW）兩類。
（1）表面流濕地（SFW）
表面流濕地又稱自由表面流（free water surface, FWS）。所謂表面流，就是廢水在填料表面漫流，與自然濕地最為接近。這種人工濕地水位較淺，底部含0.2m至0.3m的土壤或其他介質提供水生植物著根，并種植挺水性植物；由水位控制設施調整約0.1m至0.6m的水深；進流水在濕地表層開放性流動，水流經底部土壤層，并與植物的莖、根部接觸，優點是設計簡單，投資少，缺點是負荷過小，水面冬季易結冰，夏季易孳生蚊蠅。
（2）潛流濕地（SSFW）
所謂潛流，就是廢水在填料表面下滲流，這種人工濕地往往在中間填充約0.4m至0.6m厚的可透水性砂土或礫石作為介質，以此支持挺水性植物的生長。進流水被迫在表層下的砂土、根系及根系間流動，水在與基質和植物根系充分接觸的同時被凈化。由于這種濕地的水流一直在濕地內部流動，避免了表面流濕地帶來的蚊蠅、臭氣等弊端，因而衛生條件較表面流濕地好。同時，潛流型人工濕地的作用位點多，微生物豐富，占地面積小，處理污水效率高，因此這種濕地被廣泛采用。潛流型人工濕地又分為兩種，水平流（horizontal flow）和垂直流（vertical flow）。二者的區別在于后者運用管道、斜度等特殊設計使水流在濕地內部垂直分布，因此垂直流人工濕地的布水更均勻。為了更有效地去除水體中的各種污染物，在原有潛流濕地的基礎上研究開發出了一種新型復合垂直流人工濕地。它由下行流池和上行流池兩部分組成，較好地解決了現有人工濕地的處理局限，對水體中的常規污染物均取得了較為理想的去除效果。
一個完整的人工濕地污水處理系統由消化池、人工濕地和凈化水再利用池三個基本部分構成。污水首先進入消化池中進行預處理。在消化池中，主要由厭氧細菌分解污水中的有機物，經過一段時間后，被分解后的部分物質和污水中的顆粒物沉積在池底形成一層污泥層；而比重較輕的油脂類物質則浮在池面形成一層浮渣層。中間相對澄清的水則通過輸送管道進入人工濕地進一步處理。通過人工濕地的處理，污水中COD、BOD、TN、TP等污染物質能夠得到有效去除。
