生物滯留池由蓄水層、覆蓋層、種植層、隔離層、排水層以及其他進出水設施和植物等構成。現有的研究主要集中在汙水處理廠處理汙水中的氮、磷汙染物的淨化機製及治理。在現有的研究基礎上，利用生物截留技術淨化雨水徑流中的氮、磷是一個非常複雜的過程，包括填料吸附、微生物吸收、植物吸收養分。另外，還有一些研究表明，磷汙染很容易與土壤中的鐵、鋁等陽離子發生化學反應，從而形成沉澱。降雨徑流中存在著各種形式的氮，而生物截留設施對氮氣的處理也比較複雜，而且受水質、水力停留時間、季節變化、幹濕交替等因素的影響。

因各個地區土壤類型的不同，所選填料組成及配比也會有差異。選擇填料時，應綜合考慮填料的滲透係數及對汙染物負荷的去除效果等。國外設計手冊最初選用高滲透率的天然土壤，認為壤質砂土、砂質壤土、壤土是生物滯留係統的最佳土壤類型。而如今，推薦以具有優良滲透性能良好的土壤為基質，並以一定的有機質作為改性劑的混合填料。

粒徑分布是填料重要的物理性質，它直接或間接地影響著填料的其他物理性質，包括比表麵積、容重、孔徑分布以及透水性和蓄水性。填料粒徑的選擇對填料的水力傳導率、維護頻率和汙染物去除能力有極大影響。增大粒徑通常會提高過濾介質的水力傳導率 ,  可以確保處理更大量的雨水並降低堵塞的可能性。然而，這樣也會減少水力停留時間和比表麵積，不利於汙染物的去處。因此，在顆粒粒徑的選擇，對於生物滯留池的運行極為重要。

影響填料汙染物去除性能的化學特性包括有機碳含量、疏水性、陽離子或陰離子交換容量、表麵電荷以及能夠與特定汙染物相互作用的化學官能團。這些化學特性對於溶解的汙染物在介質上的吸附、汙染物隨時間推移的降解或轉化、以及基質中汙染物的淋洗都是至關重要的。

增加填料的有機碳含量通常會通過疏水相互作用增加汙染物的去除。 該過程能加強水溶性汙染物的去除，如多環芳烴 (PAH)。為了增加有機碳含量，可以向填料中添加幾種原料，包括鬆樹皮粉、泥炭、腐殖質和覆蓋物粉等。