Цель биологической фильтрации — нейтрализация и выведение из аквариумной системы сложных органических веществ, находящихся в воде в растворённом виде и попадающих туда, например, с кормом, с помощью бактерий или водорослей. Это двухступенчатый процесс: в аэробных (= богатых кислородом) биологических фильтрах вещества расщепляются до нитрата, а в анаэробных (= бедных кислородом) биологических фильтрах, называемых также денитрифицирующими фильтрами, нитрат превращается в газообразный азот, который выветривается из воды. Здесь стоит заметить, что оба эти процесса могут протекать не только в фильтрах, но в декорациях и грунте аквариума. Таким образом, весь аквариум можно рассматривать как один большой биологический фильтр.
В аквариумах с аэробными биологическими фильтрами часто наблюдается накопление нитратов. В этом и состоит главное отличие биофильтров от пеноотделителя: если в ходе механической фильтрации органика полностью удаляется из аквариума, то аэробные биологические фильтры всего лишь перерабатывают ее и, соответственно, могут насыщать воду нитратами. Ввиду того, что в аквариуме уже протекают необходимые биологические процессы, возникает вопрос: а нужен ли системе дополнительный биофильтр? Для аквариумов с пеноотделителями, в которых содержат много зооксантелльных кораллов и мало рыб, такой дополнительный биологический фильтр будет лишним. В чисто рыбных аквариумах, куда попадает очень много корма, и где бактерии, перерабатывающие органические субстанции, перегружены, нитрифицирующие фильтры (например, капельные) в комбинации с пено-отделителем вполне целесообразны. Ведь в подобных «банках» необходимо очень быстро преобразовывать такие ядовитые промежуточные продукты, как аммиак/аммоний и нитрит, в безопасный нитрат, прежде чем они накопятся в воде. Это в одинаковой степени относится и к аквариумам с беспозвоночными, в которых живут прожорливые рыбы (например, рыбы-ласточки Chromis viridis или антиасы). Вполне вероятно, что для них понадобятся и нитрифицирующий и денитрифицирующий фильтр.
В принципе, существует два типа биологических фильтров: бактериальные и водорослевые. Все предлагаемые сегодня в продаже биологические фильтры можно отнести к одному из этих типов.