Las celdas de combustible microbiano (CCM) es una tecnología emergente para la generación de energía eléctrica a partir de materia biodegradable, teniendo como catalizador a los microorganismos. El objetivo fue evaluar la generación de bioelectricidad y remoción de la materia orgánica en las celdas de combustible microbiano (CCM) a partir del agua residual doméstica (ARD). Se operaron cinco CCM de doble cámara (anaerobia y aerobia) de tipo “H” a escala laboratorio de flujo batch, con volumen de 1 700 ml; las cámaras se conectaron a través de un puente salino (NCL y Agar Agar); se utilizaron electrodos de grafito (ánodo y cátodo) conectados por un cable de cobre como conductor eléctrico a una resistencia externa fija. Para evaluar la remoción de la materia orgánica, se trabajó con ARD de diferentes concentraciones de DQO y para el desempeño eléctrico se trabajó con tres áreas superficiales de electrodo y resistencias externas. Mediante ANOVA factorial y diseño factorial 22 al 95% nivel de confianza, la interacción de resistencia externa y área superficial del electrodo fueron significativas. La CCM2 destacó frente a las demás CCM al trabajar con resistencia de 50 Ω y área superficial de electrodo (AST-grafito) de 151 cm2, generando un voltaje promedio de 380 mV y 82.3% de eficiencia de remoción (DQO). Al trabajar con resistencias menores y mayor área superficial de electrodo en la CCM, se obtuvo una mayor generación de bioelectricidad y remoción de la materia orgánica a partir del agua residual doméstica (ARD), demostrando la viabilidad y sostenibilidad.