Para enfrentar los problemas actuales relacionados con el calentamiento global, se debe adoptar un enfoque de economía circular, repensando el sistema de gestión de residuos y la recuperación de residuos orgánicos. Las principales corrientes de residuos orgánicos son los Residuos Alimentarios (RA) y los Lodos de Aguas Residuales Municipales (LARM). En el espíritu de la circularidad, un tratamiento combinado de RA y LARM podría ser una solución viable. Con este fin, el presente trabajo tiene como objetivo revisar los aspectos técnicos y ambientales del co-tratamiento de RA y LARM a través de procesos biológicos y térmicos. En primer lugar, se presenta una caracterización detallada de los dos sustratos, así como las tecnologías de tratamiento actuales y futuras. Luego, se resume la viabilidad técnica y los impactos ambientales de los co-tratamientos biológicos convencionales de RA y LARM (es decir, compostaje, digestión anaerobia y una combinación de ellos), así como los innovadores térmicos (es decir, incineración, gasificación, pirólisis y carbonización hidrotermal). Los resultados de este trabajo podrían contribuir a lograr una forma más sostenible de abordar el tratamiento de residuos orgánicos y ayudar a las autoridades responsables de la formulación de políticas a avanzar hacia una planificación sostenible.