海水淡化的方法，基本上分为两大类：（1）从海水中取淡水，有蒸留法、反渗透法、水合物法、溶剂萃取法和冰冻法。（2）除去海水中的盐分，有电渗拆法、离子交换法和压渗法。目前应用第一类方法为主。
在已经开发的20几种淡化技术中，蒸馏法、电渗析法、反渗透法达到了工业规模的生产应用。
电渗析淡化法是使用一种特别制造的薄膜实现的。在电力作用下，海水中盐类的正离子穿过阳膜跑向阴极方向，不能穿过阴膜而留下来；
负离子穿过阴膜跑向阳极方向，不能穿过阳膜而留下来。这样，盐类离子被交换走的管道中的海水就成了淡水，而盐类离子留下来的管道里的海水就成了被浓缩了的卤水。
反渗透淡化法更加绝妙。它使用的薄膜叫“半透膜”。半透膜的性能是只让淡水通过，不让盐分通过。如果不施加压力，用这种膜隔开咸水和淡水，淡水就自动地住咸水那边渗透。我们通过高压泵，对海水施加压力，海水中的淡水就透过膜到淡水那边去了，因此叫做反渗透，或逆渗透。
蒸馏法的原理很简单，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。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。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。如果太阳能蒸发淡化法能够投入实用，古老的蒸馏淡化技术又上一个节能的新台阶。
目前，海水淡化基本上也已经形成新兴产业部门。1975年，全世界海水淡化
日产量达200万吨。此后，以每两年翻一番的速度增长。 1975年，香港建成一个日产18万吨的海水淡化厂，在当时属于世界先进的淡化厂。1983年，
沙特阿拉伯吉达港建成日产30万吨海水淡化厂。
科威特海水淡化能力日产100多万吨。
中东盛产石油的富国，人民生活用水基本上已可完全依靠海水淡化来供应。现在世界上有十多个国家的一百多个科研机构在进行着海水淡化的研究，有数百种不同结构和不同容量的海水淡化设施在工作。一座现代化的大型海水淡化厂，每天可以生产几千、几万甚至近百万吨淡水。沙特阿拉伯的海水淡化厂占全球海水淡化能力的24%。
阿拉伯联合酋长国的杰贝勒阿里海水淡化厂是全球最大的海水淡化厂，每年可产生3亿立方米淡水。到2003年，世界上已建成和已签约建设的海水和苦咸水淡化厂，其生产能力达到日产淡水3600万吨。目前海水淡化已遍及全世界125个国家和地区，淡化水大约养活世界5%的人口。海水淡化，事实上已经成为世界许多国家解决缺水问题，普遍采用的一种战略选择，其有效性和可靠性已经得到越来越广泛的认同。
中国是世界上第四个掌握自主反渗透膜海水淡化技术的国家。杭州
北斗星膜制品有限公司是全球八家自主反渗透膜生产厂家之一。也称为RO膜。反渗透法的最大优点是节能。它的能耗仅为电渗析法的1/2，蒸馏法的1/40。因此，从1974年起，美日等
发达国家先后把发展重心转向反渗透法。反渗透海水淡化技术发展很快，工程造价和运行成本持续降低，主要发展趋势为降低反渗透膜的操作压力，提高反渗透系统回收率，廉价高效预处理技术，增强系统抗污染能力等。
到2006年，世界上已有120多个国家和地区在应用海水淡化技术，全球海水淡化日产量约3775万吨，其中80%用于饮用水，解决了1亿多人的供水问题。“向海洋要淡水”已经形成了方兴未艾的产业。截至2006年底，中国日淡化海水能力接近15万吨，中国海水淡化成本逐步下降，已接近5元/立方米。
我国已建海水淡化规模达80万吨/日, 以反渗透法为主，已建成最大反渗透海水淡化工程为杭州水处理中心承建的河北
曹妃甸50000m3/d海水淡化工程。另外，还开展了NF-RO集成海水淡化的研究。浙江六横水务的100000吨/日海水淡化工程已完成一期建设，建成后将成为国内最大的海水淡化同类工程。
截止2010年底，我国已建成海水淡化装置70多套，设计产能60万立方米/日，
年均增长率超过60%；具有自主知识产权的技术取得突破性进展，反渗透海水膜、高压泵、能量回收装置等取得明显进步，脱盐率由99.2%提高到99.7%以上；产业发展已具备条件，海水淡化市场已基本形成；
海水淡化是水资源的重要补充和战略储备。统筹规划，加快发展海水淡化产业是十分必要和紧迫的重要任务。根据《意见》精神，在充分调研和广泛听取各方意见的基础上，国家发展改革委组织编制了《海水淡化产业发展“
十二五”规划》（发改环资[2012]3867号）。
随着水资源紧缺问题突显以及国家的重视，海水淡化发展前景广阔。据预测，“十二五”时期，我国海水淡化产能将达到200万至300万吨/天，投资规模将达200亿元。
对于海水淡化，能耗是直接决定其成本高低的关键。40多年来，随着技术的提高，海水淡化的能耗指标降低了90%左右（从26.4kwh/m3降到2.9kwh/m3），成本随之大为降低。目前我国海水淡化的成本已经降至4-7元/立方米，苦咸水淡化的成本则降至2-4元/立方米，如天津大港电厂的海水淡化成本为5元/立方米左右，
河北省沧州市的苦咸水淡化成本为2.5元/立方米左右。如果进一步综合利用，把淡化后的浓盐水用来制盐和提取化学物质等，则其淡化成本还可以大大降低。
海水淡化的关键水脱盐的效率和环境、能源的关系，无论哪种方法评价的指标不可能离开环境冲击和能源的消耗。目前的水的回收率在35-55%，海水淡化过程也是海水浓缩过程，所以如果提高淡水的收率，浓海水中的有价元素富集程度提高，为化学资源回收提供良好的条件，提高海水淡化的综合效益。
海水淡化是实现水资源利用的开源增量技术，可以增加淡水总量，且不受时空和气候影响，水质好、价格渐趋合理，可以保障沿海居民饮用水和工业锅炉补水等稳定供水。海水淡化大有可为。