人工湿地是由人工建造，模拟天然湿地，利用植物和微生物对废水进行处理净化的系统。
湿地植物为水生植物，水生植物是生活在水中或可以长期生活在非常潮湿乃至水达到饱和状态的土壤里的维管束植物。按在水域中的不同分布，可分为挺水、浮水和沉水植物三种。人工湿地中的植物作为优势种，最大的功能在于它能直接吸收利用废水中的营养物质，同时还吸附和富集部分水体中的有毒有害物质。此外，由于水生植物具有庞大的根系，空气中的氧通过叶片最终被输送到植物的根区，这样，就为根区附近的微生物群落提供了生存所需的氧。常见的用于人工湿地的水生植物有蔍草、芦苇、香蒲、灯心草、菖蒲、莎草、茭草、水花生、田边草、黑麦草、兰花草和池杉等。美人蕉虽然属于湿生植物，但也广泛应用于人工湿地。
人工湿地中的微生物主要起分解作用，在代谢过程中吸收水体中的有机物和一些无机物。好氧微生物利用被水生植物输送到根区的氧分解有机物，最后产生二氧化碳和水，厌氧微生物则在基质无氧的区域分解有机物。
人工湿地对污水的处理过程，是物理、化学及生物作用共同作用的结果。基质、植物、微生物是人工湿地发挥净化作用的三个主要因素。在污水通过人工湿地的过程中，基质的吸附、过滤，植物的吸收、固定、转化、代谢及湿地微生物的分解、利用、异化等过程综合作用，互相关联影响着最终的净化效果。
按照湿地植物的种类，人工湿地可分为浮水植物系统、挺水植物系统和沉水植物系统三种类型。按水流方式，人工湿地处理系统分为表面流湿地（Surface Flow Wetlands, SFW）和潜流湿地（Subsurface Flow Wetlands, SSFW）两类。
（1）表面流湿地（SFW）
表面流湿地又称自由表面流（free water surface, FWS）。所谓表面流，就是废水在填料表面漫流，与自然湿地最为接近。这种人工湿地水位较浅，底部含0.2m至0.3m的土壤或其他介质提供水生植物着根，并种植挺水性植物；由水位控制设施调整约0.1m至0.6m的水深；进流水在湿地表层开放性流动，水流经底部土壤层，并与植物的茎、根部接触，优点是设计简单，投资少，缺点是负荷过小，水面冬季易结冰，夏季易孳生蚊蝇。
（2）潜流湿地（SSFW）
所谓潜流，就是废水在填料表面下渗流，这种人工湿地往往在中间填充约0.4m至0.6m厚的可透水性砂土或砾石作为介质，以此支持挺水性植物的生长。进流水被迫在表层下的砂土、根系及根系间流动，水在与基质和植物根系充分接触的同时被净化。由于这种湿地的水流一直在湿地内部流动，避免了表面流湿地带来的蚊蝇、臭气等弊端，因而卫生条件较表面流湿地好。同时，潜流型人工湿地的作用位点多，微生物丰富，占地面积小，处理污水效率高，因此这种湿地被广泛采用。潜流型人工湿地又分为两种，水平流（horizontal flow）和垂直流（vertical flow）。二者的区别在于后者运用管道、斜度等特殊设计使水流在湿地内部垂直分布，因此垂直流人工湿地的布水更均匀。为了更有效地去除水体中的各种污染物，在原有潜流湿地的基础上研究开发出了一种新型复合垂直流人工湿地。它由下行流池和上行流池两部分组成，较好地解决了现有人工湿地的处理局限，对水体中的常规污染物均取得了较为理想的去除效果。
一个完整的人工湿地污水处理系统由消化池、人工湿地和净化水再利用池三个基本部分构成。污水首先进入消化池中进行预处理。在消化池中，主要由厌氧细菌分解污水中的有机物，经过一段时间后，被分解后的部分物质和污水中的颗粒物沉积在池底形成一层污泥层；而比重较轻的油脂类物质则浮在池面形成一层浮渣层。中间相对澄清的水则通过输送管道进入人工湿地进一步处理。通过人工湿地的处理，污水中COD、BOD、TN、TP等污染物质能够得到有效去除。
