生物过滤系统是指利用水中的硝化细菌，将海水中所含的有害的氨、亚硝酸盐转化为无害的无机氨和水。在水族箱中，生物过滤系统主要是由高效能的生物过滤球组成。生物过滤球是一种中空的、表面积很大的硬质塑料球体，可以容纳数目可观的硝化细菌依生(即硝化细菌以生物过滤球为载体)，并在上面生长繁殖，当海水流过时，水中的有机物就会被吸附，并进而转化成无害的硝酸盐。当硝化细菌的数量足够多时，生物过滤球就会变为一个个黑色球体，海水中的氨、亚硝酸盐就会降到最低水平。这就是生物过滤系统的功能。
生物过滤系统的培养有一定时间，在最初的4～6周，由于生物过滤球上硝化细菌数量太少，还不足以稳定海水水质，这时为了早日启动生物过滤系统，可在生化过滤箱中添加活硝化细菌作种，并添加液态肥料(如鱼威宝)或有机物残屑，也可放一条死鱼等来作为硝化细菌的营养液。当硝化细菌数量足够多时，其净化稳定水质的功能就明显地呈现出来。这时水族箱中的生物过滤系统硝化功能才算正常运转。生物过滤系统一旦正常运转后，海水中的有机物(如剩余饵料、鱼的排泄物等)都会被分解消化，使水质达到一种高性能的生态平衡，对海水鱼类的正常生存极为有益。
安装了生物过滤系统的海水鱼水族箱，应尽量不要在海水中泼洒药物(如硫酸铜、抗生素等)，以免影响生物过滤系统的正常运行。这一点要特别注意。
