Empréganse principalmente microorganismos existentes en medios contaminados (autóctonos) como bacterias e fungos actinomicetos. Os microorganismos obteñen a fonte de carbono necesaria para o crecemento das súas células e a enerxía para as súas funcións metabólicas a partir da descomposición total ou parcial das substancias tóxicas (p. ex. un hidrocarburo), para o que pode requirirse un aporte de nutrientes e outras fontes de carbono biodegradable.

As técnicas poden ser: 1) de tipo aerobio, se o proceso se produce nun medio oxidante (presenza de osíxeno molecular, que actúa como aceptador de electróns); require que, en caso de encastelar o material, se voltee regularmente ou ben se realice unha inxección forzada de aire na base da biopila; 2) de tipo anaerobio, se o proceso acontece nun medio redutor (o SO₄^2-, o Fe³⁺, entre outros, actúan de aceptadores de electróns), como por exemplo a técnica de landfarming) que consiste na escavación e a súa disposición nun terreo impermeable (nunha capa non superior a 1.5 m), onde se realiza a recuperación e se estimula a actividade microbiana aerobia.

O desenvolvemento de enfoques metaxenómicos e o avance da tecnoloxía de secuenciación de ADN de alto rendemento proporcionan un coñecemento máis profundo das capacidades metabólicas da comunidade microbiana natural fronte a contaminantes. Ademais, os avances na enxeñería xenética permiten que se poida utilizar material xenético de bacterias resistentes a metais, por exemplo, para inserilo no xenoma dunha planta que, entón, adquiren esta nova característica.