Em termos de cinética microbiana, são várias as situações possíveis. Os microrganismos podem usar como fonte de alimento o poluente, consumindo-o à medida que crescem e transformando-o em tecido celular e em compostos, como o dióxido de carbono. Se o processo ocorrer em anaerobiose (na ausência de oxigénio), forma-se ainda metano, composto que está presente no gás natural. O poluente a eliminar pode ainda ser co-metabolisado pelos microrganismos, o que significa que não é a principal fonte de alimento, mas que é consumido juntamente com a fonte principal. Nestes casos, é comum fornecer-se-lhes compostos de fácil degradação, estimulando assim o seu crescimento. Para assegurar que existem as condições mínimas para o processo, nas zonas de bioremediação instalam-se sistemas de injecção de oxigénio e nutrientes.
Pode acontecer que o composto resultante da decomposição microbiana seja tão ou mais tóxico que o seu precursor. Este tipo de situação tem de ser evitada, pelo que devem ser realizados testes prévios em laboratório e em campo (absolutamente essenciais na bioremediação). Contudo, a cinética microbiana é de tal forma dinâmica que os produtos libertados por algumas bactérias podem ser alimento para outras, sendo os poluentes transformados em compostos progressivamente mais simples. O objectivo da bioremediação é mineralizar os poluentes, libertando apenas substâncias inertes, como o dióxido de carbono (ainda que seja um gás de estufa, mas o contributo da bioremediação é insignificante para este efeito) e a água.
Para o tratamento de aquíferos, pode-se bombear a água à superfície, e aplicar-lhe algum tipo de tratamento, sendo posteriormente injectada em profundidade.
Uma técnica interessante consiste na selecção de estirpes de microrganismos adaptadas à degradação de determinado composto, o que é realizado ao longo de várias gerações celulares. As bactérias possuem capacidades especiais de alterar o seu alimento predilecto: através da incorporação de plasmídios (pequenos pedaços de informação genética), podem como que reprogramar o seu metabolismo. Exibem assim uma versatilidade, muito útil nestes casos. Repare-se que não se trata de uma modificação in vitro da informação genética, logo não se produzem organismos geneticamente modificados, que tanta polémica têm levantado. Em termos comparativos, pode dizer-se que este processo de selecção bacteriana artificial é mais semelhante ao praticado pelos agricultores de todo o mundo, responsáveis pela existência de milhares de variedades de culturas agrícolas, melhoradas de forma a realçar determinadas características, como a produtividade e a resistência aos factores climáticos.