目前全球已开发的海水净化技术超过20余种，其中最主流、应用最广泛的两类核心技术，分别是膜法和热法，二者凭借不同的技术原理，在不同场景中各展所长，形成“双雄争霸”的格局。
膜法以反渗透技术（RO）为核心，是当前应用最广泛、最具发展潜力的海水净化技术。其原理类似于“筛子过滤”，利用只允许溶剂（水）透过、不允许溶质（盐分）透过的半透膜，在高压作用下，迫使海水透过膜层，从而将盐分和杂质截留，得到纯净淡水。反渗透技术的最大优势的是节能，其能耗仅为电渗析法的1/2、蒸馏法的1/40，且投资成本低、装置模块化，适配从海岛小型设备到大型工厂的多种场景。我国自主研发的反渗透膜，脱盐率已超99.5%，吨水电耗降至2.2千瓦时，成本逼近3元/吨，打破了国外技术垄断。
热法则以多级闪蒸、低温多效蒸馏为代表，核心原理是“蒸发冷凝”——通过加热海水产生蒸汽，再将蒸汽冷却凝结，得到不含盐分的淡水。其中，多级闪蒸技术成熟、运行可靠，适合大规模海水净化项目，尤其适合能源丰富的地区；低温多效蒸馏技术则将蒸发温度控制在70℃以下，具有节能、海水预处理要求低、淡化水品质高的优点，常与工业废热利用结合，降低运行成本。
除了这两大主流技术，电渗析法、冷冻法、太阳能蒸馏法等也在特定场景中应用。例如，冷冻法利用海水三相点原理，使海水同时蒸发与结冰，分离盐分，适合处理高含盐量海水；太阳能蒸馏法则依托清洁能源，实现“零碳排放”造水，适合偏远海岛、干旱地区的小型供水需求。