目前開發出來的膜生物反應器可以分為三類：
膜分離生物反應器(Membrane separation bioreactor);膜分離生物反應器用于污水處理中的固液分離。
膜曝氣生物反應器(Membrane aeration bioreactor)膜曝氣生物反應器中膜被用于氣體質量傳遞，通常是為好氧工藝供氧，可以實現生物反應器的無泡曝氣，大大提高反應器的傳氧效率。
萃取膜生物反應器(Extractive membrane bioreactor)。萃取膜生物反應器主要用于工業中優先污染物的處理，選擇性透過膜被用于萃取特定的污染物。
以下是三種MBR的出水示意圖
目前已進行大量研究并投入大規模實際應用的只有膜分離生物反應器
膜組件的放置方式可分為：分體式和一體式膜生物反應器;
按照生物反應器是否需氧：可分為好氧和厭氧膜生物反應器。
分體式生物反應器把生物反應器與膜組件分開放置，生物反應器的混合液經增壓后進入膜組件，在壓力作用下混合液中的液體透過膜得到系統出水，活性污泥則被截留，并隨濃縮液回流到生物反應器內。
一體式系統則直接將膜組件置于反應器內，通過的抽吸得到過濾液，膜表面清洗所需的錯流由空氣攪動產生，設置在膜的正下方，混合液隨氣流向上流動，在膜表面產生剪切力，以減少膜的污染。一體式膜生物反應器(MBR)工藝是污水生物處理技術與膜分離技術的有機結合。污水在反 應器中經生物處理完成對有機污染物質的分解與轉化后，利用微濾膜(MF)或超濾膜(UF)的高效分 離完成污水的固液分離。從而達到污水的比較終凈化效果。設置于反應器中的膜組件可完全取代傳統工 藝中的二沉池和常規過濾、吸附單元，使水力停留時間(HRT)和污泥齡(SRT)完全分離，并獲得穩 定，優質的出水水質。一體式膜-生物反應器裝置占地省、能耗少，近年來有關它的應用研究在國外受到關注。
好氧膜生物反應器一般用于城市和工業的處理，好氧MBR用于城市污水處理通常是為了使出水達到回用的目的，而用于處理工業的主要為了去除一些特別的污染物，如油脂類污染物。
將膜分離技術與厭氧生物反應器相結合，產生了一種更高效、低能耗、易控制與啟動的新型厭氧生物處理技術—厭氧膜生物反應器。
傳統的厭氧生物處理技術希望維護較高的污泥濃度、較短的水力停留時間(HRT)和較長污泥停留時間(SRT)，以實現降低投資與運行費用的目的。而在厭氧膜生物發生器中，通過膜的高效截留，不僅解決了厭氧污泥容易從生物反應器流失導致出水水質降低的問題，同時膜分離的作用還體現在對厭氧反應器的構造與處理效果的強化方面。以UASB與膜單元相結合為例，厭氧膜反應器不再需要設計的三相分離器來實現固液氣的分離;而對于兩相厭氧MBR，由于膜分離的作用使產酸反應氣中的產酸菌濃度增加，提高了水解發酵能力，同時膜將大分子有機物截留在產酸反應器中使水解發酵，因此保持較高的酸化率。厭氧膜生物反應器廠用于高濃度有機分水的處理效果，由于生物反應器缺少曝氣，為了使厭氧污泥處于懸浮狀態，處理高濃度有機的厭氧膜生物反應器均采用分體式。
