Il passaggio dall'unità di acquacoltura a quella di idroponica, tuttavia, non è diretto, poiché l’acqua deve essere prima filtrata, dove vengono allontanati i solidi sospesi, e poi sottoposta all’azione di un biofiltro, dove l’ammoniaca viene convertita in nitrati. L’ammoniaca è un sottoprodotto del metabolismo dei pesci, il cui accumulo comprometterebbe la sopravvivenza degli stessi. Nel biofiltro risiedono due classi di batteri aerobi, i batteri nitrificanti, che ossidano l’ammoniaca in nitrati, e nitrosanti, che ossidano i nitriti in nitrati. Le piante, infine, esplicano una ulteriore azione filtrante sulla soluzione circolante, assorbendo questi nitrati attraverso le radici e utilizzandoli come fonte d’azoto. Il principale beneficio apportato dall’acquaponica, quindi, è la possibilità di ottenere due prodotti, pesci e piante, con l’impiego della medesima quantità di acqua. Se in un tradizionale impianto di acquacoltura, infatti, una certa quantità d’acqua deve essere quotidianamente scartata e sostituita con acqua pulita per ridurre la carica di contaminanti, l’azione filtrante esercitata dalle piante permette di ridurre tale approvvigionamento alla sola sostituzione delle perdite evaporative \cite{caloner2017}.
L'acquaponica è nata negli Stati Uniti negli anni '70, diversi importanti lavori sono stati eseguiti da ricercatori, ma alla fine il progenitore di quasi tutti i moderni sistemi acquaponici è considerato il lavoro svolto e i sistemi prodotti da James Rakocy e dal suo team presso l'Università delle Isole Vergini (UVI) a partire nei primi anni '80 (\cite{lennard2017}\cite{Lennard_2019}).
Questo sistema è stato il layout ispiratore di numerosi sistemi commerciali negli Stati Uniti e sistemi costruiti da diversi coltivatori e ricercatori in tutto il mondo. L'Università delle Isole Vergini è attiva in ricerca acquaponica da più di trenta anni \cite{2019}.
Tuttavia per progettare un sistema acquaponico esistono svariati modi: il processo di progettazione varia molto e dipende molto dalla natura del processo e da come esso è nato. Nonostante questa diversa natura, esistono delle componenti che si possono trovare in qualsiasi sistema acquaponico esse sono: