Dado que los sistemas SBR usan el mismo tanque para la depuración biológica y la sedimentación de la biomasa responsable de este proceso, no necesitan tener un tanque de sedimentación secundario.
En este sistema el agua residual entra por lotes a un reactor único donde se somete a tratamiento y se descarga. La homogenización de caudales, la aireación y la sedimentación se logran en ese reactor único. Se puede optimizar el funcionamiento del sistema utilizando dos o más reactores en una secuencia de operación predeterminada.
En general la secuencia de operaciones de un SBR es la siguiente: alimentación, reacción y decantación, todas ellas tienen lugar en el mismo reactor. Este sistema es especialmente efectivo para tratamientos de aguas residuales caracterizadas por caudales reducidos o intermitentes.

Entre las ventajas que presenta este tratamiento destacan:
- Necesidad de poco espacio, debido a que se requiere un solo tanque para realizar todo el proceso.
- Menor coste de inversión que los sistemas convencionales de tratamiento biológico por la simplicidad de los equipos.
- Permite la eliminación de nutrientes. Los sistemas SBR pueden ser utilizados para realizar un proceso completo de nitrificación–desnitrificación, así como para la eliminación de fósforo.
- Permite mejorar las condiciones de sedimentación de los lodos, evitando la aparición de lodos esponjosos ("bulking"), debido a la posibilidad de variación de sus condiciones de funcionamiento en aeróbicas, anóxicas y anaerobias.
- Menor tiempo de control requerido.
- Gran flexibilidad de funcionamiento en función de la duración de los ciclos y del modo de operar.
- Versatilidad para trabajar con fluctuaciones de caudal y de concentración de materia orgánica.