生物降解是指有機物質在微生物或其他生物體的作用下，通過一系列生化反應被分解和降解的過程。這個過程可以使複雜的化合物結構破壞並分解為簡單物質，例如在土壤、沙土、淡水環境、海水環境中，由自然界存在的微生物作用引起降解，並最終完全降解變成二氧化碳或甲烷、水及其所含元素的礦化無機鹽以及新的生物質如微生物死體等。
生物降解過程可以在有氧或無氧條件下進行。有氧條件下的最終產物主要是二氧化碳、水、硝酸鹽、硫酸鹽、磷酸鹽；無氧條件的最後產物是氨、硫化氫和有機酸等。生物降解是引起有機污染物分解的最重要的環境過程之一，它依賴於環境微生物的酶催化分解反應，是一種廣泛存在於水體、底泥、土壤中的環境行為。