Het zijn poreuze, natuurlijke materialen met veel aanhechtingsmogelijkheden voor de bacteriën met elk hun eigenschappen. Het is belangrijk deze substraten beter wat meer naar het einde van het filter te plaatsen. Filters met een goede mechanische filtering waarbij een Japanse mat of matala mat vooraf gaat kunnen substraten in de voorlaatste kamer voorzien (afhankelijk van het aantal kamers waarover het filter beschikt) en anders wordt de laatste kamer van een substraat voorzien. Substraten zijn in het algemeen wat moeilijker in onderhoud dan de biologische matten en kunnen sneller dichtslippen als er in het mechanische filter wat mis gaat. Het dichtslippen veroorzaakt dan vaak een zuurstofarm milieu waarin de nuttige bacteriën verdrongen worden door slechtere (ziekteverwekkende) bacteriën. Fijnere substraten zullen sneller dichtslippen en de waterstroming afremmen dan grovere soorten. Substraten zullen met der tijd ook afbrokkelen. Voordeel daarin tegen is dat het materiaal licht is en een neutrale zuurgraad heeft.
