Централизованное водоотведение города представляет собой сложный комплекс инженерных сооружений. Сбор и транспортировка хозяйственно-бытовых сточных вод от населения и предприятий города по самотечным и напорным коллекторам водоотведения осуществляется на городскую очистную станцию канализации (далее - ОСК). Дополнительно в сети водоотведения происходит неорганизованное поступление стоков ливневых и талых вод при недостаточно развитой системе ливневой канализации города. Протяженность канализационных сетей составляет: 434,8 км в 2016 году, 514,2 км в 2018 году.
Все коммунально-бытовые сточные воды города Тамбова отводятся через централизованную систему водоотведения на ОСК, а поверхностно-ливневые стоки - в ливневую канализацию.