聚磷菌除磷原理主要基於聚磷菌在厭氧和好氧條件下的不同行為。具體如下：
在厭氧條件下，聚磷菌會分解細胞內的聚磷酸鹽，產生三磷酸腺苷（ATP），同時釋放磷酸鹽。這個過程中，聚磷菌利用ATP將廢水中的有機物攝入細胞內，儲存為聚β-羥基丁酸（PHB）等有機顆粒。這一過程導致磷酸鹽的釋放。
在好氧條件下，聚磷菌的活力得到恢復，它們利用儲存的PHB或其他碳源的氧化代謝產生能量。這些能量用於超量攝取水中的磷，並將其轉化為聚磷酸鹽儲存回細胞內。這一過程導致富含磷的污泥的形成，通過沉澱和排放這些污泥，磷從系統中去除。
因此，生物除磷技術依賴於聚磷菌在厭氧和好氧條件下的這些生理特性，通過控制環境條件來促進磷的去除。