Một bể tự hoại bao gồm một hoặc nhiều khoang chứa được làm bằng bê tông hoặc nhựa với dung tích từ 4000 đến 7500 lít. Cuối mối khoang có một đầu ống dẫn nước thải nhỏ rồi sau đó nối với ống dẫn vào một hầm rút. Chúng được nối với nhau bằng đầu nối chữ T để đảm bảo chất lỏng đi vào và ra dễ dàng không bị bám dính trên bề mặt. Ngày nay người ta thiết kế mỗi khoang chứa sừ dụng kết hợp hai ngăn mỗi ngăn có một lỗ thoát và được ngăn giữa bởi vách ngăn nằm giữa đáy và nắp khoang chứa. Khi chất lỏng chảy vào ngăn thứ nhất tại đây chất rắn tự lắng xuống và xuất hiện lớp váng bọt nổi lên. Chất rắn bị lắng xuống sẽ bị phân hủy kị khí. Sau khi ngăn thứ nhất đầy thì chất lỏng sẽ tràn lên ngăn thứ hai nằm bên trên, quá trình lắng đọng tiếp tục diễn ra và lượng nước thừa tràn ra sau khi đầy ngăn thứ hai sẽ được dẫn vào hầm rút. Quá trình thấm nước tại  hầm rút phụ thuộc vào lỗ hổng của đất tại khu vực xây dựng. Cần tiến hành thí nghiệm thấm nước để đảm bảo sự thoát nước của đất tại khu vực dự định thi công[6][7].

Chất dơ bẩn còn lại trong nước ra hầm rút sẽ bị giữ lại và loại trừ trong đất nhờ vào quá trình bốc hơi, sự hấp thụ của rễ thực vật hoặc sự tiếp nhận của nước ngầm và nước mặt. Một hệ thống ống được lắp đặt trong các rãnh được phủ đầy bởi đá có nhiệm vụ tháo nước ra môi trường thông qua các lỗ tháo nước. Kích thướt của hầm rút tỉ lệ thuận với lượng nước cần tháo ra và tỉ lệ nghịch với độ lỗ hổng của hầm rút. Toàn bộ hệ thống tự hoại có thể vận hành nhờ trọng lực, đối với những nơi phụ thuộc vào địa hình thì có thể sử dụng thêm máy bơm. Để thiết kế hệ thống tự hoại chắc chắn cần có thêm ống xiphon hoặc thiết bị khác cùng chức năng để tăng thể tích cũng như tốc độ dòng chảy đến hầm rút. Điều này giúp cho hệ thống ống tháo khô luôn trọng trạng thái đầy nước và kéo dài tuổi thọ của đường ống vì nó hạn chế được quá trình tắc nghẽn.

Nếu hệ thống tự hoại được thiết kế tốt với bê tông, sợi thủy tinh hoặc nhựa thì chúng có thể có tuổi thọ lên đến 50 năm[8].