人工濕地對有機物和氮的去除機制包括多個過程。對於有機物，人工濕地通過土壤顆粒表面的生物膜、沉澱、過濾和吸附作用去除不溶性有機物，而可溶性有機物則通過植物根系生物膜的吸附、吸收及微生物代謝過程被分解。在土壤的好氧區域，有機物被好氧菌分解為二氧化碳和水；在厭氧區域，有機物被厭氧菌通過發酵作用分解為二氧化碳和甲烷。大多數處理系統中，人工濕地對化學需氧量（COD）和生化需氧量（BOD）的去除率為80%-90%。在進水濃度較低的情況下，BOD5的去除率可達85%-95%，COD的去除率可達80%，處理出水BOD5的濃度在10mg/L左右，懸浮固體（SS）小於20mg/L。
對於氮的去除，人工濕地主要通過微生物的硝化和反硝化作用、植物的吸收、氨的揮發以及基質的吸附和過濾等過程來去除。無機氮可以被植物吸收併合成植物蛋白，最終通過收割植物從系統中去除，但無機氮僅占總氮量的8%-16%。人工濕地系統中的有機氮在微生物的作用下容易轉化為硝酸鹽氮（NO3-N），這是需要有效去除的重要污染指標。
總結來說，人工濕地對有機物的去除主要是微生物的作用，而對氮的去除則涉及多種生物和物理化學過程。這些機制共同作用，使得人工濕地成為一個有效的污水處理系統。