雖然蒸餾是壹種古老的方法，但由於技術的不斷改進和發展，它仍然占主導地位。蒸餾脫鹽過程的本質是水蒸氣的形成過程。它的原旦就像海水被加熱蒸發形成雲。雲在壹定條件下冷卻形成雨，雨是鹹的。按設備分蒸餾法、蒸汽壓縮蒸餾法、多級閃蒸法等。
凝固法
冷凍法，即冷凍海水使其結冰，在液態淡水變成固態冰的同時析出鹽分。冷凍法和蒸餾法都有不可克服的缺點，其中蒸餾法會消耗大量的能量，在儀器中產生了大量的水垢，但得不到多少新鮮水；冷凍法也消耗大量能源，但得到的淡水不好吃，難以利用。
反滲透過程
俗稱超濾，是1953才采用的膜分離脫鹽方法。在這種方法中，通過使用只允許溶劑滲透而不允許溶質滲透的半透膜將海水與淡水分開。正常情況下，淡水通過半透膜向海水側擴散，使海水側液位逐漸上升，直至達到壹定高度。這個過程就是滲透。此時，海水側上方水柱的靜壓稱為滲透壓。如果在海水的壹側施加大於海水滲透壓的外壓，海水中的純水就會反滲透成淡水。反滲透最大的優點是節能。其能耗僅為電滲析法的1/2，蒸餾法的1/40。因此，從1974開始，美國、日本等發達國家紛紛將發展轉向反滲透。
反滲透海水淡化技術發展迅速，工程造價和運行費用不斷降低。主要發展趨勢是降低反滲透膜的運行壓力，提高反滲透系統的回收率，采用廉價高效的預處理技術，增強系統的抗汙染能力。
太陽能方法
人類早期利用太陽能進行海水淡化，主要是蒸餾，所以早期的太陽能海水淡化裝置壹般稱為太陽能蒸餾器。蒸餾系統被動式太陽能蒸餾系統的壹個例子是碟式太陽能蒸餾器，已經使用了近150年。由於其結構簡單，取材方便，至今仍被廣泛使用。目前對碟式太陽能蒸餾器的研究主要集中在材料的選擇、各種熱性能的提高以及與各種太陽能集熱器的配合等方面。與傳統的電源和熱源相比，太陽能具有安全、環保的優勢，將太陽能收集與海水淡化過程相結合是壹種可持續的海水淡化技術。太陽能海水淡化技術因其無常規能耗、無汙染、淡水純度高等優點，越來越受到人們的重視。
低溫多效
多效蒸發是將加熱後的海水在幾個串聯的蒸發器中蒸發，前壹個蒸發器蒸發出的蒸汽作為下壹個蒸發器的熱源，冷凝成淡水。其中，低溫多效精餾是精餾中最節能的方法之壹。由於節能因素，近年來低溫多效精餾技術發展迅速，裝置規模日益擴大，成本日益降低。主要發展趨勢是提高裝置的產水能力，使用廉價材料降低工程成本，提高運行溫度，提高傳熱效率。
多級閃蒸
所謂閃蒸，是指在壹定溫度的海水壓力突然降低的情況下，部分海水突然蒸發的現象。多級閃蒸海水淡化是指加熱後的海水在幾個壓力逐漸降低的閃蒸室中蒸發，蒸汽冷凝得到淡水。目前，多級閃蒸法仍是世界上規模最大的海水淡化裝置，技術最成熟，運行安全性和靈活性高。主要與火電廠聯合建設，適用於大型和超大型海水淡化廠，主要用於海灣國家。多級閃蒸技術成熟可靠，其主要發展趨勢是提高單臺機組的產水能力，降低機組電耗，提高傳熱效率。
電滲析
該方法的技術關鍵是開發壹種新型離子交換膜。離子交換膜是壹種厚度為0.5-1.0mm的功能膜，按其選擇透過性可分為陽離子交換膜(陽膜)和陰離子交換膜(陰膜)。電滲析法是將具有選擇透過性的陽離子膜和陰離子膜交替排列，形成多個獨立的隔室，其中海水淡化，而相鄰隔室的海水濃縮，淡水和濃水分離。電滲析不僅可以淡化海水，還可以作為水質處理的手段，有助於汙水的再利用。此外，這種方法越來越多地應用於化工、制藥、食品等行業的濃縮、分離和提純。
壓力蒸汽蒸餾
壓力蒸汽蒸餾海水淡化技術是海水預熱後，進入蒸發器，在蒸發器中部分蒸發。產生的二次蒸汽被壓縮機壓縮以增加壓力，然後被引入蒸發器的加熱側。蒸汽冷凝後作為產品水導出，實現了熱能的循環利用。
循環電容吸附法
露點蒸發法
露點蒸發海水淡化技術是壹種新的苦鹹水和海水淡化方法。它是基於載氣加濕除濕的原理，同時回收冷凝除濕的熱量，通過混合氣側的傳熱來控制傳熱效率。
水電聯產
水電聯產主要是指海水淡化水和電的聯合供應。由於海水淡化的成本很大程度上取決於電力和蒸汽消耗的成本，水電聯產可以利用電廠的蒸汽和電力為海水淡化裝置提供動力，從而實現能源的高效利用，降低海水淡化的成本。國外海水淡化廠大多與電廠合建，是目前大型海水淡化工程的主要建設模式。
熱映電影合拍
熱膜聯產主要采用熱法與膜海水淡化相結合的方式(即MED-RO或MSF-RO)，以滿足不同的用水需求，降低海水淡化成本。目前世界上最大的熱膜聯產海水淡化廠是阿聯酋的富查伊拉海水淡化廠，日海水淡化能力為45.4萬立方米，其中MSF產水28.4萬立方米，RO產水654.38+0.7萬立方米。它的優點是:投資成本低，可取海水。RO和MED/MSF裝置的脫鹽產品水可以按壹定比例混合，以滿足各種需要。
此外，上述方法的其他組合也越來越受到重視。在實際選擇中，哪種方法最好並不是絕對的，要看規模、能源成本、海水水質、氣候條件、技術、安全等實際情況。
事實上，壹個大型的海水淡化項目往往是壹個非常復雜的系統工程。就主要工藝而言，包括海水預處理、海水淡化(脫鹽)和淡化水後處理。預處理是指海水進入海水淡化裝置前的必要處理，如殺滅海洋生物、降低濁度、去除懸浮物(用於反滲透)，或脫氣(用於蒸餾)和添加必要的化學藥品；海水淡化就是通過上述方法之壹將海水中的鹽分去除，這是整個海水淡化系統的核心部分。
在這個過程中，除了高效脫鹽外，往往還需要解決設備的防腐防垢問題，有些過程還需要相應的能量回收措施；後處理是根據不同的用戶要求，采用不同的脫鹽方法對產品水進行水質控制、儲存和輸送。海水淡化過程中無論采用哪種淡化方式，都存在能量的優化利用和回收、設備的防垢防腐、濃鹽水的正確排放等問題。
海水淡化技術的發展和工業應用已有半個世紀的歷史，其間形成了以多級閃蒸、反滲透和多效蒸發為代表的工業技術。專家普遍認為，這三項技術在未來30到40年內仍將在工業應用中占據主導地位，但反滲透的比重會越來越大。區域上，中東海灣國家仍將多級閃蒸作為首選，因為它具有大型化、超大型化(單臺裝置的產水量達到了每天4-5萬噸淡水)、對重汙染海灣水的適應性、預處理成本低等優勢；但在中東以外，反滲透或膜會是首選，因為膜在能耗和成本上有優勢。以北美為例，最近的發展表明，膜將是海水淡化和水處理的主要方法。
最好的是以色列。