垃圾处理和垃圾分类是对垃圾处理实施精细化管理的两大方面。2015年，北京建成建筑垃圾综合信息化管理系统，实现车辆运行轨迹监控和执法处罚信息共享，设置建筑垃圾消纳场所40处，消纳能力达1.35亿吨。同时，北京市还进一步加快了餐厨垃圾处理设施建设进度，集中处理能力达到1150吨/日，还在各党政机关、学校、企事业单位建成了28座餐厨垃圾就地处理站并投入试运行。
2015年，《北京市生活垃圾处理设施建设三年实施方案(2013-2015年)》中规划的南宫生活垃圾焚烧厂、高安屯生活垃圾焚烧厂二期、海淀大工村再生能源发电厂、延庆生活垃圾综合处理厂等建设完成，随着这些垃圾焚烧厂的投入使用，北京市生活垃圾处理设施达到了45座，总设计处理能力27321吨/日。由于垃圾处理设施的建成和投入使用，北京市垃圾焚烧、生化、填埋处理比例已调整为20:30:50，焚烧、生化等资源化处理所占比例由2014年的50%提高到70%，填埋比例大大减少，全市生活垃圾无害化处理率升至99.6%。这标志着北京市生活垃圾处理已经完成由传统填埋向资源化处理方式的转变。
农村垃圾治理工作中，北京市印发《关于全面推进农村生活垃圾治理工作的意见》和验收办法并完成自查验收。到2015年底，基本完成42处存量非正规垃圾填埋场和新增大型垃圾渣土脏乱点治理。
在生活垃圾处理能力提升的同时，北京市的垃圾分类体系也更加健全。“十二五”之前，北京已经有3390个居住小区开展垃圾分类处理，基本建立了试点小区垃圾分类收集、分类运输和分类处理体系。“十二五”期间，北京市继续深化改革试点，积极探索垃圾分类和再生资源结合模式，又新增垃圾分类达标试点小区363个，北京市居住小区垃圾分类达标率达到了80%，生活垃圾资源化率达到55%。为了推进规范的再生资源回收企业与居住小区直接对接作业，北京环卫集团京环资源公司在200多个小区开展回收业务，并启动垃圾智慧分类模式。这是一种新型的垃圾分类模式，市民只需要将废品打包，贴上二维码，扔进新型再生资源回收柜，就可以为自己手中的“北京蓝”生态卡增加积分，积分还可兑换电话卡、购物卡等。北京市环卫集团副总经理、新闻发言人罗伟表示，“垃圾智慧分类模式”通过二维码的应用绑定住户的信息，与居民身份建立起对应关系，使得以较低的成本对垃圾分类行为进行奖励成为可能，由此提高了前端回收网络的组织化回收水平，从而在国内率先实现了垃圾分类和再生资源回收“两网合一”的规范化运营。
除了废纸、瓶子、玻璃等常见的可回收物品外，垃圾智慧分类模式要重点推动厨余垃圾分类。居民在家里将厨余垃圾单独分出，投入到智慧厨余桶，再刷一下手里的“北京蓝”生态卡，即可获得5个积分奖励，1个积分相当于1分钱。工作人员也会定期进入社区，居民可用积分直接兑换现金。对于大件可回收物品，市民只需微信申请，就会有专门的回收员上门收取。
