Biokilereaktoris kasutatakse labori- ja tööstusprotsessides bakterikolooniaid, et toota selliseid aineid nagu äädikas ja äädikhape. Seda kasutatakse ka etanooli, piimhappe, butanooli, fumaarhappe ja merevaikhappe valmistamiseks. Biokilet kasutatakse regulaarselt ka reovee puhastamiseks ning bakterid suudavad vees olevaid mürgiseid aineid endasse imeda või lagundada. Erinevat tüüpi biokilereaktorid hõlmavad membraani-, keevkiht-, pakitud kihi-, õhutõste- ja ülesvoolu anaeroobse mudakattega reaktoreid.
Biokilereaktoris kasvavad bakterirakud struktuurses maatriksis ja kinnituvad pinnale. Üksikud rakud peavad esmalt kinnituma pinna külge kas elektrilaengu või keemilise külgetõmbe tõttu või toitainete kontsentratsiooni tõttu selle pinna lähedal. Rakud peavad olema pinnale pöördumatult kinnitunud, et moodustada biokile, mis juhtub ekstratsellulaarsete polümeersete ainete (EPS) tootmisel. Biokiled arenevad reaktoris, kuna nendesse moodustuvad veekanalid, et toitained jõuaksid maa-alustele aladele. Kui toitained on ammendunud, lagundavad rakud, mis keskenduvad EPS-i tootmisele, maatriksi toiduks ja põgenemiseks.
Toitained, temperatuur ja rakkude olemus mõjutavad biokilereaktori kvaliteeti. Membraan-biokilereaktorid, milles kile kasvab gaasiülekandemembraanil, on ühte tüüpi. Bakterid kasutavad gaasifaasi substraati, mis võib olla kas vesinik, hapnik või metaan, ammoniaak või süsinikdioksiid. Saasteaineid, nagu nitraadid, nitritid, kloraadid, bromaat, arsenaat, selenaat ja kloroform, saab selle protsessi käigus muuta kahjututeks toodeteks.
Söödet segatakse mehaaniliselt pidevalt segatavas paakreaktoris, kuid segu ei saa segada, kui kile jaoks on tugistruktuur. Pakitud kihiga reaktor täidetakse esmalt tugimaterjalidega enne bakterite sissetoomist ja toidetakse toitainetega alt üles. Bakterirakud kipuvad seda tüüpi biokilereaktoris kiiresti kasvama. Ülemise kihi reaktoreid toidetakse ülalt, kuid mitte iga kile rakk ei saa toitaineid kätte. Teiste reaktorite hulka kuuluvad keevkiht, mis sobib toksiliste fenoolkemikaalide lõhustamiseks, ja õhutõstereaktorid, mis segavad kahes torus põhjast tuleva õhu vedelikuga.
Vee puhastamiseks töödeldakse reovett ja tööstuslikku heitvett ülesvooluga anaeroobsete mudakattereaktorites. Biokilereaktorit saab kasutada ka nii gaaside kui ka lõhnade lagundamiseks. Üldiselt suudab see töödelda suurel hulgal vett või vedelikku suure kiirusega, luues tõhusa tööstusprotsessi.