Membranska tehnologija MBR združuje biološko čiščenje z membranskim ločevanjem, kar ima za posledico pomembne razlike v strukturi in delovanju v primerjavi s tradicionalnimi postopki čiščenja odpadne vode. Njegove glavne značilnosti se odražajo v učinkovitosti čiščenja, kakovosti odplak in delovanju sistema.
Najpomembnejša značilnost MBR membran je njihova stabilna in visoko{0}}kakovostna odplaka. Membranski moduli neposredno zadržijo suspendirane trdne snovi in mikroorganizme, zaradi česar je iztok praktično brez suspendiranih trdnih snovi (SS). Izkazuje tudi visoke stopnje zadrževanja bakterij in nekaterih virusov, kar vodi do splošne kakovosti odplak, ki je veliko boljša od tradicionalnih sekundarnih postopkov sedimentacijskih rezervoarjev in izpolnjuje strožje standarde ponovne uporabe.
Sistem deluje z visoko nosilnostjo in zahteva majhen odtis. Ker membrana popolnoma zadrži blato, se lahko v reaktorju ohrani visoka koncentracija blata in dolga starost blata, s čimer se izboljša učinkovitost odstranjevanja organskih snovi ter dušika in fosforja. Za enako zmogljivost čiščenja sistemi MBR običajno zahtevajo manj zemlje kot tradicionalni postopki z aktivnim blatom, zaradi česar so primernejši za območja z omejenimi zemeljskimi viri.
MBR membrane imajo tudi močno odpornost na udarne obremenitve. Zaradi velike mikrobne biomase in dolgega časa zadrževanja blata v sistemu lahko tudi nihanja v vplivni kakovosti ali količini ohranijo stabilno učinkovitost čiščenja. Vendar pa je umazanija membrane tudi problem med njenim delovanjem, ki zahteva povratno pranje, prezračevalno čiščenje ali kemično čiščenje za ohranitev stabilnega pretoka. To je ključna značilnost njegovega delovanja in upravljanja.