في عام ١٩٨٩، تسببت ناقلة النفط إكسون فالديز في تسرب ١١ مليون غالون من النفط الخام إلى خليج الأمير ويليام. استخدمت فرق التنظيف كاشطات النفط، والحواجز العائمة، والماء الساخن عالي الضغط. كما استعانت بالبكتيريا. ونُثر السماد على الشواطئ لتشجيع نمو الميكروبات الطبيعية التي تُحلل النفط. قامت البكتيريا بتحليل النفط، محولةً إياه إلى ثاني أكسيد الكربون والماء. وقد تصدرت المعالجة البيولوجية عناوين الأخبار.

تستخدم المعالجة الحيوية الكائنات الحية لإزالة الملوثات أو تحييدها. وتُعد البكتيريا والفطريات من أكثر العوامل شيوعًا في هذا المجال. بعضها يُحلل الهيدروكربونات البترولية، بينما يُحلل البعض الآخر المبيدات الحشرية والمذيبات والمعادن الثقيلة. كما يُمكن استخدام النباتات، وهي تقنية تُعرف بالمعالجة النباتية. قد تكون الكائنات الحية أصلية في الموقع أو مُدخلة إليه، وقد يتم تحفيزها بالمغذيات أو هندستها لأداء مهام مُحددة.

لهذا النهج مزايا عديدة، فهو غالباً ما يكون أقل تكلفة من الحفر أو الحرق، ويمكن تنفيذه في الموقع دون نقل التربة الملوثة، كما أنه ينتج نفايات أقل. إلا أنه بطيء، ويعتمد على الظروف البيئية، وقد لا يكون فعالاً مع جميع الملوثات، وقد يترك وراءه مخلفات لا تزال خطرة.

المعالجة البيولوجية ليست حلاً سحرياً، بل هي أداة تُستخدم في حالات محددة. عندما تنجح، تحوّل مشكلة التلوث إلى عملية بيولوجية. أما عندما تفشل، فقد تؤخر عمليات التنظيف الأكثر فعالية.