厌氧反应器的结构主要由污泥床、污泥悬浮层、沉积区和三相别离器组成。
  三相别离器三相别离器的主要功用是将气、固、液三相别离，将沼气引进集气室，将处理后的水引进出口区，将固体颗粒引进反应区。它由集气器和挡板组成。三相别离器是厌氧反应器的主要特色之一，其合理设计是确保厌氧反应器正常运行的关键技术。
  沉积带沉积区坐落厌氧反应器的顶部。它的作用是使因为水流夹带而上升的水流进入流出物区的固体颗粒沉降在沉积区内，并沿沉积区底部的倾斜壁滑下，回来该区的反应，确保反应器内的污泥不流失同时确保污泥床内污泥浓度。沉积区的另一功用是合理调整沉积区的水空间高度，确保整个反应器集气室的有效空间高度，避免集气空间被损坏。
  污泥悬浮液污泥悬浮层坐落污泥床上部。它占整个厌氧反应器容积的百分之70左右，其间污泥浓度低于污泥床，一般为15000-30000mg/L，由高度絮凝的污泥组成，一般为非颗粒污泥，其沉降速率显着低于颗粒污泥。污泥体积指数一般在30-40mg/L之间，污泥床的气泡使污泥层充沛混合。
  污泥床污泥床坐落整个厌氧反应器的底部，容积一般占整个厌氧反应器容积的百分之三十左右，但它对厌氧反应器的全体处理效率起着重要的作用。降解量一般可占整个反应器总降解量的百分之70-百分之90。