循環水系統處理的對象一般是含有大量固體懸浮物或溶解性的物質，這些物質排入到養殖水中后會在細菌的作用下，分解成氨、硫化氫等對水生動物有毒的物質。因此，一時間將這些污染物截留并盡可能地將這些污染物變廢為寶，是循環水處理系統的功能所在。循環水處理系統首先包括機械過濾部分。這些設備會將水中的固體懸浮物在一時間過濾出來。經常用到的設備是蛋白質分離器、微濾機、精密過濾器等設備。其次，循環水處理系統還有生化過濾設備。這些設備是為了培養相應的微生物來對水中溶解性物質進行分解分離的。
高密的養殖下，一旦系統崩潰、疾病爆發或循環水養殖系統運行的穩定性和系統總水量的平衡、生物濾池的維護、過濾設施的定期清理、合理的投喂策略、適宜的養殖密度以及水質的檢測和疾病的預防都是分不開的。因此，循環水系統的科學有效運行是多學科知識的綜合體現。研究調查發現，很多企業對循環水養殖的原理、水處理設施設備的作用、運行參數等知之甚少，直接影響到系統的運行管理。較高的進入門檻也進一步加大了循環水養殖模式的推廣難度。
傳統養殖方式如池塘養殖和網箱養殖，存在著占地面積大，適合養殖的地域有限，污染環境，易受地理氣候條件影響，容易因自然災害造成減產等劣勢，其越來越嚴重的環境問題和產品安全性問題，難以實現可持續性發展。與傳統養殖方式相比，循環水養殖生產每單位水產品可以節約50～100倍的土地和160～2600倍的水，比傳統養殖節約90%～99%的水和99%的土地，并且幾乎不污染環境。