水处理填料在生物膜反应器中的作用主要有以下三个方面：
填料的主要作用是容纳附着微生物，是微生物生长的载体，为微生物提供栖息和繁殖的稳定环境，其丰富的内表面为微生物提供附着的表面和内部空间，使反应器尽可能保持较多的微生物量。一般来说填料比表面积越大，附着的微生物量越多，可承受的有机负荷也相对较高。
填料是反应器中生物膜与废水接触的场所，而且对水流有强制性的紊动作用，使水流能够重新分布，改变其流动方向，从而使水流在反应器横截面分布更为均匀。同时，水流在填料内部形成交叉流动混合，为废水和生物体的接触创造了良好的水力条件。并且填料对好氧反应器中的气泡有重复切割作用，使水中的溶解氧浓度提高，从而强化了微生物、有机体和溶解氧三者之间的传质。
填料对水中的悬浮物有一定的截留作用。由于反应器中有填料存在，使出水中悬浮物的浓度大大减少，填料对悬浮物的截留作用是通过对污水中悬浮物的拦截、沉淀、惯性、扩散、水动力等诸多因素来实现的。
