Une station d'épuration reçoit les eaux usées collectées par le réseau d'égouts. Elle réalise, par des procédés physiques ou biologiques, l'élimination de la majeure partie de la pollution contenue dans ces eaux usées, afin de protéger le milieu naturel récepteur. La pollution éliminée est concentrée sous forme de «boues» qui peuvent  être incinérées, compostées ou épandues.

Le service d'assainissement des eaux usées sur l'ensemble du territoire de l'agglomération dijonnaise comprend la collecte et le traitement des eaux usées. Le réseau le plus important et le plus ancien est celui de la ville de Dijon qui est long de 400 kilomètres d'égouts, dont 70 kilomètres visitables. Sa capacité  le destine à drainer une partie de l'urbanisation de certaines communes périphériques pour l'essentiel situées à l'ouest et au nord (bassin versant de l'Ouche et du Suzon).

Les 2 stations d'épuration de la communauté de l'agglomération dijonnaise, gérées par le Grand Dijon sont : 

 La station eauvitale (400 000 équivalents-habitants) qui traite les eaux usées de 14 communes : Dijon, Longvic, Ouges, Chenôve, Fontaine-lès-Dijon, Hauteville-lès-Dijon, Talant, Daix, Ahuy, Plombières-lès-Dijon, ainsi que quatre communes extérieures à l'agglomération dijonnaise : Asnières-lès-Dijon, Etaules, Messigny-et-Vantoux et Velars-sur-Ouche.

 La station de Chevigny-Saint-Sauveur (80 000 équivalents-habitants) qui traite les eaux usées de 9 communes : Chevigny-Saint-Sauveur, Quetigny, Sennecey-lès-Dijon, Neuilly-lès-Dijon, Crimolois, Saint-Apollinaire, ainsi que trois communes extèrieures à l'agglomération dijonnaise; Varois et Chaignot, Orgeux et Couternon.

 Les communes de Marsannay-la-Côte et Perrigny-les-Dijon, quant à elles, sont traitées par la station d'épuration de Gevrey-Chambertin gérée par la Communauté de Communes de Gevrey Chambertin.

 Les communes de Bretenière et Magny-sur-Tille sont traitées par deux stations d'épuration du Syndicat de Fauverney situées à Fauverney et Magny-sur-Tille.

 La commune de Bressey-sur-Tille est traitée par la station d'épuration de Remilly-sur-Tille gérée par le Syndicat d'Arc-sur-Tille.