Thử nghiệm BOD được thực hiện bằng cách hòa loãng mẫu nước thử với nước đã khử ion và bão hòa về oxy, thêm một lượng cố định vi sinh vật mầm giống, đo lượng oxy hòa tan và đậy chặt nắp mẫu thử để ngăn ngừa oxy không cho hòa tan thêm (từ ngoài không khí). Mẫu thử được giữ ở nhiệt độ 20 °C trong bóng tối để ngăn chặn quang hợp (nguồn bổ sung thêm oxy ngoài dự kiến) trong vòng 5 ngày và sau đó đo lại lượng oxy hòa tan. Khác biệt giữa lượng DO (oxy hòa tan) cuối và lượng DO ban đầu chính là giá trị của BOD. Giá trị BOD của mẫu đối chứng được trừ đi từ giá trị BOD của mẫu thử để chỉnh sai số nhằm đưa ra giá trị BOD chính xác của mẫu thử.

Giá trị mất đi của oxy hòa tan trong mẫu thử, sau khi đã hiệu chỉnh, là chỉ số của mức độ ô nhiễm, được gọi là BOD5. Tại Vương quốc Anh, allylthiourea cũng được thêm vào ngay trước khi thử nghiệm để ngăn ngừa sự oxy hóa amonia. Các kết quả từ các thử nghiệm này được gọi là BOT5(ATU) và được gọi là Carbonaceous BOD (CBOD: BOD cacbon) tại Hoa Kỳ. Ít được sử dụng hơn là thử nghiệm Ultimate BOD (UBOD: BOD tối thượng), trong đó DO được đo lặp lại bằng đồng hồ đo DO trong cùng các chai lọ chuyên biệt hóa này cho đến khi nó đạt được cân bằng.

BOD về chức năng là tương tự như nhu cầu oxy hóa học (COD) ở chỗ cả hai đều đo lượng các chất hữu cơ có trong nước. Tuy nhiên, COD là ít cụ thể hơn do nó đo mọi thứ mà về mặt hóa học có thể bị oxy hóa hơn là chỉ đo mức của các chất hữu cơ hoạt hóa về mặt sinh học.

BOD được sử dụng như là tiêu chuẩn đánh giá tính hiệu quả của các nhà máy hay phương pháp xử lý nước thải. Có nhiều chủng loại thiết bị được dùng để xác định nó.

BOD có thể được tính toán bằng:

• Không pha loãng: DO ban đầu – DO cuối cùng = BOD
• Pha loãng: ((DO ban đầu - DO cuối cùng)- BOD mầm giống) x Hệ số pha loãng