Osnovna funkcija MBR membrana je kombiniranje biološke obrade s tehnologijom odvajanja membrane, istovremeno postizanje razgradnje zagađivača i učinkovitog odvajanja čvrste-tekućine tijekom obrade otpadnih voda, čime se zamjenjuju tradicionalni procesi sekundarnih taložnika.
Najvažnija funkcija MBR membrana je učinkovito odvajanje čvrste-tekućine. Potpuno odvaja aktivni mulj od pročišćene vode kroz mikrofiltracijske ili ultrafiltracijske membrane, što rezultira efluentom gotovo bez suspendiranih krutina i čestica mulja. Ova metoda odvajanja temeljitija je od tradicionalne sedimentacije, proizvodi stabilniju kvalitetu otpadne vode i učinkovito izbjegava fluktuacije u pročišćavanju uzrokovane nakupljanjem mulja.
MBR membrane značajno poboljšavaju učinkovitost biološke obrade. Budući da membranski modul može u potpunosti zadržati mulj unutar reaktora, sustav može održavati višu koncentraciju mulja i duže starenje mulja, čime se povećava sposobnost razgradnje organskih onečišćivača, amonijačnog dušika i drugih onečišćujućih tvari. To čini cjelokupni sustav biološke obrade snažnijim i može značajno smanjiti otisak.
MBR membrane također imaju funkciju ponovne upotrebe otpadnih voda i povrata resursa. Voda pročišćena MBR-ovima obično zadovoljava visoke standarde i može se izravno koristiti za raznu komunalnu uporabu vode, ekološko navodnjavanje ili ponovnu industrijsku uporabu. U regijama s oskudnim vodnim resursima ili strogim standardima emisije, MBR tehnologija je postala važan tehnološki pristup za naprednu obradu otpadnih voda i ponovnu upotrebu.