污水从填料（土壤或人工填料）表面水平流过，水深小，常为0.1～0.6米。地表流人工湿地比较接近自然湿地，具有投资低、运行成本低、运行管理简便的优点。其缺点在于卫生条件较差，易滋生蚊蝇，吨水占地较大，容易受温度季节影响。在北方地区，冬季受温差变化及表面结冰现象会极大地影响处理效果，中国、美国和加拿大得以大量应用。表面流人工湿地处理对象往往为河流污水、农田排水等，对污水处理厂尾水处理的研究较少。表面流湿地很少被用来作为二级处理设施，其更多的是作为二级处理后的深度处理工艺。

表面流人工湿地通过微生物的降解作用和植物的拦截及沉降作用去除有机物和固体悬浮物效果显著，而对氮的去除受湿地进水浓度、水中氮的形态、水温、季节、碳源和溶解氧的浓度等多种因素的影响。铵态氮在湿地表面的好氧区能以硝化作用有效去除，而其产生的硝态氮则在厌氧区通过反硝化作用有效去除。表面流湿地可以持续缓慢地去除磷污染，表面流湿地对磷的去除是通过物理化学吸附和沉降作用，但由于表面流湿地中，水与土壤介质的接触面积较小，所以其对磷的去除能力有限。