El tratamiento de aguas residuales consiste en una serie de procesos físicos, químicos y biológicos que tienen como fin eliminar las cargas orgánicas, de sólidos y bacteriológicas, presentes en las aguas servidas del uso de actividades humanas.

El objetivo del tratamiento es producir agua limpia (o efluente tratado), o reutilizable en el ambiente, y un residuo solido o fango (también llamado biosólido o lodo), convenientes para su disposición o reuso. Es muy común llamarlo depuración de aguas residuales para distinguirlo del tratamiento del agua potable.

Las aguas residuales son generadas por residencias, instituciones, locales comerciales e industrias. Estas pueden ser tratadas dentro del sitio en el cual son generadas (p. ej.: tanques sépticos u otros medios de depuración), o bien pueden ser recogidas y llevadas mediante una red de tuberías -y eventualmente bombeadas- a una planta de tratamiento municipal. Los esfuerzos para recolectar y tratar las aguas residuales domésticas de la descargas, están típicamente sujetas a regulaciones y estándares locales, estatales (regulaciones y controles).