海水淡化作为一种技术，已历经数十年的研究，现在它已经完全成熟，能耗指标也大幅地降低了。目前已经实现商业化应用的淡化技术主要可分为蒸馏法和薄膜法两大类。蒸馏法又可细分为多级闪化法（MSF）、多级蒸馏法（MED）和蒸汽压缩法（VC）。薄膜法主要有电渗析法（ED）和反渗透法（RO）两种方法。其他的淡化技术则有冷冻法（Freezing）及太阳能蒸发法（Solar Still）等。在各种淡化技术中，以MSF法的单位产量最大，每单位机组的设计最高产量可达每日57600立方米。RO法及VC法的单位机组产量可达每日10000立方米。目前，全世界运行中最大的淡化厂产量为每日470000立方米，它有20台MSF机组，单机产量为每日23500立方米。
目前，全世界范围内仍以MSF法生产的淡水量较多，但RO法的占有比例有逐年增加的趋势，这是因为用于RO法的逆渗膜的制作技术不断改进，渗透膜的产量增加，能源消耗减小，使得RO法越来越受到市场的重视。
虽然海水淡化技术已经完全成熟，但由于海水淡化的成本比其他淡水资源的成本仍偏高，所以到现在为止，这种技术还没有在我国发展到商业化应用的阶段。目前在国内，不考虑初期的基建投资，淡化海水的成本为4.5～8.0元／吨。随着我国经济建设的不断发展和市政供水价格的放开，利用海水淡化技术制取淡水必将大有市场。
电渗析淡化法（ED）：电渗析法的原理是将很多的阴／阳离子薄膜交错地串联在一起，电解质溶液则在膜间流动，两侧施加直流电的电压之后，阳离子向阴极移动而阴离子向阳极移动。其中阴离子可顺利通过阴离薄膜，但再往前移动时却被邻近的阳离子膜挡住。同样，阳离子也可以顺利地通过阳离子膜而无法通过阴离子膜。最终将分离得到低电解质浓度的溶液（淡水）以及高电解质浓度的溶液（卤水）。电透析法所耗用的能源与溶液中盐类含量成正比，实际的脱盐率介于75％～99％之间。
此方法较少被应用在海水淡化方面，因海水所含的TDS 较高，耗电能较逆渗透法高，经济效益较差，因此此方法多用于淡化碱水。
反渗透淡化法(RO)：原海水通过R O膜之前必须先经预处理，其目的是除去可能阻塞薄膜的物质或破坏其构造的成分，如氧化剂等。处理的方法包括凝集沉降、过滤及添加抑制结构的药剂等。经过预处理后，海水由高压泵送至薄膜分离室，借助于半透膜可除去90％～99％的盐类、95％～99％的有机物及将近100％的胶体如细菌、硅胶等。薄膜的组成通常包括两个部分，一部分为海绵状的多孔物质，可让盐类及水通过并支持半透膜；另一部分为厚度仅为数千分之一英寸的半透膜，只能允许水通过。一般商业应用的渗透膜材质可分为醋酸纤维及聚氨脂两类。聚氨脂类的材质通常拥有较长的使用寿命。
反渗透淡化法耗费的电能虽然较大，但它的能耗仅为电渗析法的1/2，蒸馏法的1/40，与多级闪化法相比有以下优点：1．只耗费电能，不需要蒸气；2．设备系统模组化，安装容易；3．淡化厂的兴建周期较短，厂房占地面积小。
多级闪蒸海水淡化法（MSF）：水在常规气压下，加热到100℃才沸腾成为蒸汽。如果使适当加温的海水，进入真空或接近真空的蒸馏室，便会在瞬间急速蒸发为蒸汽（以减压的方式降低沸点，产生水蒸气）。利用这一原理，做成多级闪急蒸馏海水淡化装置。此种淡化装置可以造得比较大，真空蒸发室可以造得比较多，连接起来，成为大型海水淡化工厂。这种淡化工厂，可以与热电厂建在一起，利用热电厂的余热加热海水。水电联产，可以大大降低生产成本。现行大型海水淡化厂，大多采用此法。
蒸馏法：原理很简单，就是我们在实验室里制备蒸馏水的原理。把海水烧到沸腾，淡水蒸发为蒸汽，盐留在锅底，蒸汽冷凝为蒸馏水，即是淡水。 这种古老的海水淡化方法，消耗大量能源，产生大量锅垢，很难大量生产淡水。现代多级闪急蒸馏淡化使古老的蒸馏法焕发了青春。
多效蒸馏法（MED）：多效蒸馏法是海水淡化技术中较早发展成功的方法之一，其原理是利用高温蒸汽与海水的温差进行热交换后，将蒸发出的水蒸汽冷凝并收集而成。但由于海水沸腾而造成管线容易积垢及其他因素，使得多效蒸馏法在应用上不如多极闪化法占有率那么大。
根据工艺流程来区分，多效蒸馏法主要有以下两种设备型式：
１．沉管式蒸发器；
２．管壳式蒸发器，又可分为垂直管蒸发器和水平管蒸发器。
压汽蒸馏海水淡化法：压汽蒸馏海水淡化技术，是海水预热后，进入蒸发器并在蒸发器内部分蒸发。所产生的二次蒸汽经压缩机压缩提高压力后引入到蒸发器的加热侧。蒸汽冷凝后作为产品水引出，如此实现热能的循环利用。
冷冻法：即冷冻海水使之结冰，在液态淡水变成固态冰的同时盐被分离出去。冷冻法与蒸馏法都有难以克服的弊端，其中蒸馏法会消耗大量的能源并在仪器里产生大量的锅垢，而所得到的淡水却并不多；而冷冻法同样要消耗许多能源，但得到的淡水味道却不佳，难以使用。
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