厭氧降解，是指在厭氧條件下，一些嫌氣性微生物將環境中有機大分子化合物分解為小分子物質的過程。沉積物中一些微生物以硝酸鹽或硫酸鹽作為電子受體，多環芳烴可以發生無氧降解。微生物對多氯聯苯的厭氧脫氯有兩種方式：一種是共代謝，即微生物利用葡萄糖、乙酸等物質作為電子供體，使多氯聯苯在厭氧條件下還原脫氯。
而另一種則是還原脫氯呼吸，即脫氯微生物利用特異且高親和力的酶催化還原脫氯反應並將其與自身的生長和能量代謝相偶聯。儘管厭氧生物降解作用的降解
速率要比喜氧細菌緩慢得多，但是，在地質時間的尺度上來看，二者降解速率的差異是無關緊要的。
石油的
缺氧生物降解作用是近期有機地球化學基礎性與應用性研究的一項最新進展。