自净作用是指被污染的水体中污染物质的浓度在流动中自然降低的现象，这种净化大体可以分成物理净化（如扩散、稀释）、化学净化（如因发生各种化学反应使污染物浓度降低）、生物净化（如水中微生物对有机物的氧化分解作用）三类。水的自净作用主要是生物净化。废水中的有机物在水中的分解分需氧和厌氧两种。如果水里的溶解氧足够供给有机物氧化的需要，有机物在微生物作用下被氧化而分解。如果供氧不足，有机物在厌氧菌的作用下进行厌气（或嫌气）分解。
在水的自净中促使有机物分解的微生物，主要是水栖细菌属、真菌、藻类和许多单细胞或多细胞低等生物等。总的来讲，水里的有机物分解时要消耗大量的氧。如果供氧充足，需氧有机污染物质先在细胞体外发生水解而生成较简单的化合物，再透入细胞内发生分解，一部分被合成为细胞材料，供细菌生长和繁殖，另一部分在分解中放出能量，把最简单的生成物排除。溶解氧的测定可鉴别水体是否净化以及自净的能力。在缺氧条件下，水质将被严重污染。