A água é essencial para a sustentabilidade da vida, sendo que apenas 2,5% do volume total é doce e disponível em reservas subterrâneas e superficiais, sendo responsáveis por fornecer água para abastecimento humano, desenvolvimento de atividades econômicas e manutenção da biodiversidade. O crescimento demográfico, a urbanização e a expansão das atividades econômicas agrícolas e industriais requerem a utilização cada vez maior de diferentes produtos químicos, que atingem os recursos hídricos por diferentes vias. Estas substâncias químicas, denominadas xenobióticos, são facilmente encontradas na água, comprometendo a qualidade e o seu fornecimento seguro. Além disso, tornou-se preocupação global por oferecer graves riscos para a saúde humana e manutenção da biodiversidade. O objetivo da pesquisa é verificar se a biorremediação é utilizada para tratamento de águas residuais e de abastecimento, visando fornecer subsídios para definir qual o melhor sistema de tratamento a ser utilizado de acordo com as características da água a ser tratada. Trata-se de uma pesquisa qualitativa, descritiva, tipo revisão integrativa de literatura. Os artigos selecionados apontam a biorremediação como uma alternativa sustentável e econômica para remover xenobióticos da água, utilizando diferentes organismos (microalgas, fungos, cianobactérias). Além disso, a fitorremediação mostrou-se também uma excelente opção para determinados xenobióticos.