从大的分类来看，主要分为蒸馏法(热法)和膜法两大类，其中低温多效蒸馏法、多级闪蒸法和反渗透膜法是全球主流技术。
一般而言，低多效具有节能、海水预处理要求低、淡化水品质高等优点；
反渗透膜法具有投资低、能耗低等优点，但海水预处理要求高；
多级闪蒸法具有技术成熟、运行可靠、装置产量大等优点，但能耗偏高。
一般认为，低多效蒸馏法和反渗透膜法是未来方向。
全国海水淡化工程技术应用情况分布图
技术介绍
冷冻法
冷冻法，即冷冻海水使之结冰，在液态淡水变成固态冰的同时盐被分离出去。冷冻法与蒸馏法都有难以克服的弊端，其中蒸馏法会消耗大量的能源并在仪器里产生大量的锅垢，而所得到的淡水却并不多；而冷冻法同样要消耗许多能源，但得到的淡水味道却不佳，难以使用。
冷冻海水淡化法原理：海水三相点是使海水汽、液、固三相共存并达到平衡的一个特殊点。若压力或温度偏离该三相点，平衡被破坏，三相会自动趋于一相或两相。真空冷冻法海水淡化正是利用海水的三相点原理，以水自身为制冷剂，使海水同时蒸发与结冰，冰晶再经分离、洗涤而得到淡化水的一种低成本的淡化方法。与蒸馏法、膜海水淡化法相比，冷冻海水淡化法能耗低，腐蚀、结垢轻，预处理简单，设备投资小，并可处理高含盐量的海水，是一种较理想的海水淡化法
蒸馏法：低温多效和多级闪蒸
蒸馏法海水淡化也叫热法海水淡化，将前期预处理过的海水通过海水提升泵注入蒸发器内，而后产生的二次蒸汽进行综合利用。
蒸馏法是通过加热海水使之沸腾汽化，再把蒸汽冷凝成淡水的方法。蒸馏法海水淡化技术是最早投人工业化应用的淡化技术，特点是即使在污染严重、高生物活性的海水环境中也适用，产水纯度高。与膜法海水淡化技术相比，蒸馏法具有可利用电厂和其他工厂的低品位热、对原料海水水质要求低、装置的生产能力大。其中，低温多效蒸馏淡化技术和多级闪蒸技术更是当前海水淡化的主流技术之一。
低温多效蒸馏淡化技术
低温多效海水淡化技术是指盐水的最高蒸发温度低于70℃的蒸馏淡化技术，其特征是将一系列的水平管喷淋降膜蒸发器串联起来，用一定量的蒸汽输入首效，后面一效的蒸发温度均低于前面一效，然后通过多次的蒸发和冷凝，从而得到多倍于蒸汽量的蒸馏水的淡化过程。
低温多效蒸馏是蒸馏法中最节能的方法之一。
低温多效蒸馏技术由于节能的因素，发展迅速，装置的规模日益扩大，成本日益降低，主要发展趋势为提高首效温度，提高装置单机造水能力；采用廉价材料降低工程造价，提高操作温度，提高传热效率等。
多效蒸馏法具有以下的优点：
1.传热系数高，所需的传热面积少；
2.动力消耗低；
3.操作弹性大；
4.热利用效率高。
而其主要缺点有：
1.由于海水在加热表面上沸腾，容易在传热管壁上结垢，需要经常进行清洗和采用严格的防垢措施。
2.设备的结构比较复杂。
多级闪蒸技术
闪蒸是指一定温度的水在环境压力低于该温度所对应的饱和蒸汽压时发生的骤然蒸发现象。
闪蒸后的水温度降低以使其饱和蒸汽压与环境压力平衡。MSF(闪蒸技术)也是利用了这个原理，使加热至一定温度的盐水依次在一系列压力逐渐降低的容其中闪蒸汽化，蒸汽冷凝后得到淡水的过程。该方法是在多效蒸馏的基础上发展而来的。相比多效蒸馏法，多级闪蒸减少了垢的形成。
由于多级闪蒸法得到淡水价格相对反渗透法的低，所以在全世界还有很多国家和地区使用该种方法。但是该方法只能用于海水淡化，并不适用于苦咸水淡化。
多级闪蒸与其他淡化技术相比，具有如下的优点:
1.由于此方法加热与蒸发过程分离，并未使海水真正沸腾(仅是表面沸腾)，从而大大改善了一般蒸馏的结垢问题；
2.技术成熟可靠，运行安全性高，特别适合于大型的海水淡化应用；
3.设备机构简单，投资成本较低。
而其主要缺点有:
1.大量海水的循环和流体的输送，导致操作成本升高；
2.与多效蒸馏法相比，需要较大的热传面积；
3.总是与发电站联合使用。
