目前全球海水淡化技術超過20 余種，包括反滲透法、低多效、多級閃蒸、電滲析法、壓汽蒸餾、露點蒸發法、水電聯產、熱膜聯產以及利用核能、太陽能、風能、潮汐能海水淡化技術等等，以及微濾、超濾、納濾等多項預處理和后處理工藝。從大的分類來看，主要分為蒸餾法(熱法)和膜法兩大類，其中低多效蒸餾法、多級閃蒸法和反滲透膜法是全球主流技術。一般而言，低多效具有節能、海水預處理要求低、淡化水品質高等優點;反滲透膜法具有投資低、能耗低等優點，但海水預處理要求高，多級閃蒸法具有技術成熟、運行可靠、裝置產量大等優點，但能耗偏高。
混凝過濾
海水具有周期性漲潮、退潮，水中常夾帶大量泥沙，濁度變化較大，易造成海水預處理系統運轉不穩定，故在預處理中要加入混凝過濾，目的在于去除海水中的膠體、懸浮雜質，降低濁度。在反滲透膜分離工程中通常用污染指數(SDI)來計量，要求進入反滲透設備的給水的SDI<4。海水比重較大，pH值較高，且水溫季節性變化大，預處理系統常選用三氯化鐵作為混凝劑，其具有不受溫度影響，礬花大而結實，沉降速度快等優點。
殺菌滅藻
海水中細菌、藻類的繁殖和微生物的生長不僅會給取水設施帶來許多麻煩，而且會直接影響海水淡化設備及工藝管道的正常運轉，所以海水淡化工程多采用投加液氯、次氯酸鈉和硫酸銅等化學劑來殺菌滅藻。
反滲透膜法
反滲透膜法首先是將海水提取上來，進行初步處理，降低海水濁度，防止細菌、藻類等微生物的生長，然后用特種高壓泵增壓，使海水進入反滲透膜，由于海水含鹽量高，因此海水反滲透膜必須具有高脫鹽率，耐腐蝕、耐高壓、抗污染等特點，經過反滲透膜處理后的海水，其含鹽量大大降低，TDS含量從36000毫克/升降至200毫克/升左右。淡化后的水質甚至優于自來水，這樣就可供工業、商業、居民及船舶、艦艇使用。
瑞博諾海水淡化反滲系統
反滲透系統需要較好的預處理，才能保證出水水質。在海水淡化領域中，預處理是保證反滲透系統長期穩定運行的關鍵。由于海水中的硬度、總固體溶解物和其他雜質的含量均較高，在運行過程中，反滲透系統對于濁度、pH值、溫度、硬度和化學物質等因素較為敏感，所以對進水的要求相對較高，如果進水水質差，產水率就非常低。因此，海水在進入反滲透膜裝置之前必須進行預理。
電滲析法
反滲透法海水淡化與蒸餾法對比，膜法海水淡化只能利用電能，蒸餾法海水淡化利用熱能和電能。所以反滲透淡化適合有電源的場合，蒸餾法適合有熱源或電源的各種場合。但是隨著反滲透膜性能的提高和能量回收裝置的問世，其噸水耗電量逐漸降低。反滲透海水淡化經一次脫鹽，能生產相當于自來水水質的淡化水。雖然蒸餾法海水淡化水質較高，但反滲透技術仍具有較強的自身優勢，如應用范圍廣，規模可大可小，建設周期短，不但可在陸地上建設，還適于在車輛、艦船、海上石油鉆臺、島嶼、野外等處使用。