海水淡化方法主要包括以下幾種：
蒸餾法。通過加熱海水，使其蒸發成蒸汽，然後蒸汽冷凝成淡水。這種方法可以進一步細分爲多級閃蒸（MSF）、低溫多效蒸發（LT-MED）和壓汽蒸餾（VC）等。多級閃蒸利用多箇蒸發器串聯運行，而低溫多效蒸發則通過熱能循環利用實現節能。
電滲析法（ED）。利用離子交換膜的選擇透過性，通過電場作用使水中的離子遷移，從而實現海水的淡化。電滲析法可以分爲傳統的電滲析和電去離子（EDI）技術，後者結合了電滲析和離子交換，實現連續的淡化過程。
反滲透法（RO）。使用半透膜（如反滲透膜）將海水與淡水分離。在壓力驅動下，淡水通過膜，而鹽分被截留在膜的另一側。這種方法適用於多種水源，包括高鹽度海水，並且具有能耗低、設備簡單等優點。
冷凍法。通過冷凍海水，使其結冰，在液態淡水變成固態冰的同時鹽分被分離出去。這種方法雖然理論上具有潛力，但在實際應用中尚未形成實用規模。
此外，還有其他海水淡化技術，如離子交換法、太陽能法、壓氣蒸餾法、流通電容吸附法、露點蒸發法等，這些技術正在研發中，尚未廣泛應用。