土壤污染的生物防治指通过生物降解或吸收而净化土壤。实际上污染物进入土壤后，由于土壤的自净作用使其数量和形态发生变化，而使毒性降低甚至消除。土壤自净能力的高低一方面与土壤的理化性质，如土壤黏粒、有机质含量、土壤温湿度、酸碱度、阴阳离子的种类和含量等有关，另一方面受土壤微生物的种类和数量的限制。当污染物超过土壤的最大自净能力时，便会引起不同程度的污染。而且对于一部分种类的污染物如重金属、固体废弃物、某些大分子化合物等，其毒害很难被土壤的自净能力所消除。因此可人为筛选、分离和培育对污染物有强吸收、降解能力的生物种，用于土壤污染的治理。
利用土壤的净化能力
土壤本身所具有的净化能力是消除减缓土壤污染的一个重要特性，要预防土壤污染，需采取合理措施，提高土壤对污染物的容纳量，使污染减轻到最低限度，如增施有机肥，促进土壤熟化和团粒结构的形成，增加或改善土壤胶体的种类和数量，均可增加土壤容量，使土壤对有害物质的吸附能力加强，增加吸附量，从而减少污染物在土壤中的活性。分离培养和开发能分解和转化污染物的微生物种类，以增强微生物降解作用，提高土壤净化能力，是近年来发展较快的新途径。
土壤容量
土壤容量是指在作物不致受害或过量积累污染物的前提下，土壤所能容纳污染物的最大负荷量。土壤容量包括绝对容量和年容量。绝对容量是指土壤所能容纳污染物的最大负荷量。年容量是土壤在污染物的积累浓度不超过土壤环境标准规定的最大容许值情况下，每年所能容纳污染物的最大负荷量。
微生物防治
细菌产生的一些酶类能将某些重金属还原，且对镉（Cd）、钴（Co）、镍（Ni）、锰（Mn）、锌（Zn）、铅（Pb）、铜（Cu）等具有一定的亲和力。如Citrobactersp产生的酶能使U、Cd、Pb形成难溶磷酸盐；意大利从土壤中分离出的某些菌种，可抽取出酶复合体，能降解2，4-D除草剂；日本研究出土壤中红酵母和蛇皮藓菌，能降解剧毒性聚氯联苯达40％和30％。Barton等人分离出来的菌种能将硒酸盐和亚硒酸盐还原为胶态硒，将二价铅转化为胶态铅，胶态铅和胶态硒不具有毒性且结构稳定。
利用植物进行土壤污染的防治
在长期的生物适应进化过程中，少数生长在重金属胁迫土壤中的植物产生了适应能力。这些植物对重金属胁迫的适应方式有3种，即不吸收或少量吸收重金属元素；将吸收的重金属元素结合在植物地下部分使其不向地上部分转移；大量吸收重金属元素并保存在体内，并能正常生长。因此可利用第三种植物来去除土壤中的重金属。如铁角蕨属的一种植物，有较强的吸收土壤中重金属的能力，对土壤中镉的吸收率可达10％，连种多年，可降低土壤含镉量。除了重金属外，植物还可以净化土壤中的其他污染物如砷类化合物、石油化工污染、农药等。
此外，某些鼠类和蚯蚓对一些农药也有降解作用。应用微生物和其他生物降解各种污染物的处理技术尚需进一步探索。
工程手段治理
工程手段治理土壤污染包括客土、换土和深翻。客土法就是向污染土壤加入大量的干净土壤，覆盖在表层或混匀，使污染物浓度降低或减少污染物与植物根系的接触，达到减轻危害的目的。换土法就是把污染土壤取走，换入新的干净的土壤，该方法对小面积严重污染且污染物又易扩散难分解的土壤是有效的，可以防止扩大污染范围，但换出的污染土壤要合理处理，以免再度形成污染。在污染较轻的地方或仅有表土污染的地方，可采取将表层污染土壤深埋到下层，使表层土壤污染物含量减低。
改变土壤的氧化还原条件
大多数重金属形态受氧化还原电位的影响，因此改变土壤氧化还原条件可减轻重金属危害。据研究，水稻在抽穗到成熟时，大量无机成分向穗部转移，此时保持淹水可明显减少水稻籽粒中镉、铅等的含量。在淹水还原状况下，这些金属可与H2S形成硫化物沉淀，降低重金属活性，从而减轻土壤污染的危害。
增施抑制剂
对于重金属污染的土壤，施用石灰、磷酸盐、硅酸盐等，使之与重金属污染物生成难溶性化合物，降低重金属在土壤及植物体内的迁移，减少对生态环境的危害。
生物监测
有关土壤污染的生物监测，国内外文献报道尚少，但也有人利用动植物变异性特征和耐性来做土壤污染的生物监测，如用土壤动物种类和数量的变化，以及生长在受污染土壤上的植物形态特征的变化进行监测等。