微生物内源代谢阶段是指微生物体浓度因内源呼吸作用而随时间下降的阶段。此阶段内由于基质（有机物）浓度很低，微生物依靠内源代谢，利用自身的贮藏物质、酶等部分原生质的氧化，来取得营养物质。此时，合成的原生质已不足以补充内源呼吸所耗出的原生质，微生物的死亡率增高、细胞消散、总量下降。此阶段食料与活细菌重量之比小于0.006-0.1。是污泥增长曲线上最后一个阶段。此时，污泥无机化程度高，沉降性较差，污泥量也逐渐减少。工程上采用的延时曝气法就是控制微生物生长处在该阶段，因此，排泥量少，管理方便，效果也好，但需曝气时间长，投资及运行费用都较高。常用于小型处理站处理浓度较高或处理要求较高的废水。