第一种是电渗析法。它依靠两种薄膜，即阳离子膜和阴离子膜，经过通电把海水里的盐类分解成为阳离子和阴离子，并且分别通过薄膜迁移到另一边，剩下的便是不含盐的淡水。虽然电渗析法耗能相对较少，但是不能除去海水中不带电荷的杂质。
第二种是反渗透法。利用一种薄薄的具有多孔结构的“反渗透膜”作为核心部件，在加压条件下，薄膜只让水通过，而把盐类物质拒绝于薄膜外，这样淡水和盐类就分开了。
反渗透法不仅分离效率高，能量消耗少，而且设备简单，所以备受人们的欢迎，已成为当今世界各国最广泛使用的海水淡化技术。
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。 　　
淡化水的成本在不断地降低，有些国家已经降低到和自来水的价格差不多。
某些地区的淡化水量达到了国家和城市的供水规模。据统计，1994年，世界上用此法日产淡水120万吨，解决了一亿多人的供水问题，即世界上1/50的人口靠海水淡化提供饮用水。我国也在舟山地区建造了用此法日产500吨淡水的示范工程。
除了以上海水淡化的方法外，人们还在探索其他效率更高、成本更低的海水淡化技术。