Durch Niederschläge und Abwässer aus privaten Haushalten, öffentlichen Einrichtungen, Industrie und Gewerbe und Abflüssen von öffentlichem Straßenland fallen in Berlin große Mengen Regen- und Abwasser an, die abgeleitet und ggf. gereinigt werden müssen. In den Klärwerken wurden 2017 pro Tag rund 717.000 m3 Abwasser aus Haushalten, Gewerbe und Industrie, öffentlichen Einrichtungen sowie Regenwasser aus Berlin und dem Umland behandelt. Diese Menge entspricht gut 8 m3/s und damit etwa 15 % des Abflusses der Unterhavel unterhalb Berlins bei mittlerer Wasserführung. Mit dem in Berlin anfallenden Abwasser könnte der Große Wannsee in drei Wochen gefüllt werden.
Zur Abwasserableitung steht ein von den Berliner Wasserbetrieben (BWB) unterhaltenes Kanalnetz von insgesamt 9.725 km Länge zur Verfügung. Es wurde nach zwei verschiedenen Systemen, dem Misch- und dem Trennsystem, angelegt und besteht aus 4.403 km Schmutzwasser-, 1.928 km Mischwasser-, und 3.324 km Regenwasserkanälen sowie zahlreichen Sonderkanälen und Sonderbauwerken wie Regenüberläufen, Regenbecken und Dükeranlagen. Das dort gesammelte Abwasser wird mit Hilfe von 163 Pumpwerken über ein 1.183 km langes Abwasserdruckrohrnetz den Klärwerken zugeführt (Abgeordnetenhaus Berlin 2015).
Die Mischwasserkanalisation entstand 1873 nach einem Entwurf von James Hobrecht und entwässerte das gesamte Stadtgebiet des damaligen Berlins. Die bis 1920 selbständigen Städte und Gemeinden um Berlin legten ihre Kanalisation dagegen hauptsächlich nach dem Trennsystem an. Nach der Eingemeindung wurden die Anlagen zum heutigen System zusammengefasst. Die Entwässerungsgebiete sind nach Flussläufen und Schifffahrtskanälen ausgerichtet und folgen den unterschiedlichen Höhenverhältnissen. Die Grenzen der Entwässerungsgebiete verlaufen unabhängig von den Stadtbezirksgrenzen. Etwa vier Fünftel der kanalisierten Gebiete in Berlin werden nach dem Trennsystem und ein Fünftel nach dem Mischsystem entwässert.
Trennsystem
Im Trennsystem werden Schmutzwasser und Regenwasser in zwei voneinander getrennten Kanalisationsnetzen abgeleitet. In den Schmutzwasserkanälen gelangt das häusliche, gewerbliche und industrielle Abwasser zu den Pumpwerken. Von hier wird es über Druckrohrleitungen zu den Klärwerken Ruhleben, Münchehofe, Schönerlinde, Waßmannsdorf, Wansdorf und Stahnsdorf geleitet. Das gereinigte Abwasser der Klärwerke wird in die Gewässer eingeleitet.
An den Pumpwerken existieren zumeist Notauslässe, über die bei technischen Defekten das Abwasser in die Vorfluter abgeleitet wird. Von den 72 Notauslässen führen 26 zur Spree, 2 zur Dahme, 19 zur Havel und 18 zum Teltowkanal; 5 führen zu stehenden Oberflächengewässern und 2 Notauslässe führen über Schmutzwasserkanäle zu anderen Pumpwerken. Die Notauslasstätigkeit ist von Jahr zu Jahr sehr unterschiedlich.