Die biologische Gewässeranalyse beruht auf der Tatsache, dass die verschiedenen im Gewässer lebenden Organismen unterschiedliche Anforderungen an ihren Lebensraum stellen. Damit ist eine Aussage über die Langzeitentwicklung eines Gewässers zu treffen. So gibt es Arten, die nur in sehr sauberem, sauerstoffreichem Wasser vorkommen, wie Steinfliegenlarven oder Eintagsfliegenlarven. Schon bei geringen Belastungen verschwinden sie. Andere Arten dagegen brauchen einen gewissen Grad an Verschmutzung, um überhaupt überleben zu können, z. B. Wasserassel, Rote Zuckmückenlarve oder Egel.
Durch die Erfassung der so genannten Zeigertiere lassen sich Rückschlüsse auf den Gewässerzustand schließen. Zur Berechnung dieses Zustandes wurde das Saprobiensystem (sapros = faul) entwickelt. Es gibt das Ausmaß der Belastung von Fließgewässern mit organischen, fäulnisfähigen bzw. sauerstoffzehrenden Stoffen an. Aus dem Vorkommen dieser Indikatoren ergibt sich die Gewässergüte. Die Gewässergütekarte des Landesamts für Wasserwirtschaft basiert auf dieser Untersuchungsmethode.
Über die Erfassung der Lebensgemeinschaften lässt sich somit auch eine Aussage über den ökologischen Zustand eines Gewässers sowie über Störungen und Abweichungen vom naturnahen Leitbild treffen.