生物膜动力学是对生物膜内复杂的传质过程和反应过程了解的基础上，描述生物膜内传质特性和反应动力学特性，并最终用于优化生物膜反应器的运行。生物膜动力学模型都可以某个特性按二分法分成两种类型，比如：稳态生物膜的与非稳态生物膜的；单一物种的与多个物种的；不考虑捕食生物的与同时考虑捕食生物的；不区分底物降解的快慢的与区分降解快慢的；不考虑悬浮态微生物的与考虑悬浮态微生物的。每个模型所包括的参数多达8～12个。虽然这些模型对生物膜内部的生物过程提供较严格的数学描述，但每个模型都有各自的假设条件，生物膜在载体表面形成的第一步是微生物在载体表面的附着，随后微生物在给定的环境下繁殖、增长，最终发展成为具有一定厚度和密度的生物膜。