Bendrovė surenka ir valo nuotekas Vilniaus mieste, Šalčininkų, Švenčionių ir Vilniaus rajonuose. Nuotekoms surinkti ir transportuoti iki nuotekų valyklų eksploatuojama 1125 km nuotekų tinklų ir kolektorių, 73 siurblinės (iš jų 59 Vilniuje). UAB „Vilniaus vandenys“ eksploatuoja 12 nuotekų valyklų, kurių didžiausia – Vilniaus nuotekų valykla.

Vilniaus miesto centre, Senamiestyje, dalyje Antakalnio ir Naujamiesčio įrengta mišrioji nuotekų šalinimo sistema, į kurią patenka nuotekos ir lietaus vanduo. Kituose rajonuose - atskiroji sistema. Visos Vilniaus miesto nuotekos patenka į nuotekų valyklą, kur išvalomos mechaniniu ir biologiniu būdu.