Salz wird durch verschiedene Arten von zwei grundlegenden Verfahren aus Meerwasser entfernt: Destillation, die auch als "thermisch" bezeichnet wird, und Umkehrosmose, die auch als "Membran" bezeichnet wird. Bei der Destillation wird gekocht Meerwasser, bis es verdunstet, das Salz zurückbleibt und dann den Wasserdampf kondensieren und an anderer Stelle sammeln kann. Umkehrosmose verwendet Druck, um Meerwasser gegen einen speziellen Filter oder eine semipermeable Membran zu drücken, deren Öffnungen zu klein sind, um das gelöste Salz passieren zu lassen.
Die zur Entsalzung verwendeten Destillationsverfahren umfassen das mehrstufige Flash-Verfahren, die Multieffekt-Destillation und die Dampfkompressionsdestillation. Membranverfahren umfassen Umkehrosmose, Elektrodialyse und Elektrodialyseumkehr. Mehrstufige Flash-Destillation und Umkehrosmose machen den Großteil der weltweit eingesetzten Entsalzungsanlagen-Methoden aus. In Saudi-Arabien steht die größte Entsalzungsanlage der Welt, eine integrierte Strom- und Wasseranlage. Der größte Teil der durch Meerwasserentsalzung erzeugten Wasserversorgung für Haushalte liegt mit etwa 40 Prozent in Israel.
Sowohl Destillation als auch Umkehrosmose-Entsalzungsverfahren sind teuer. Es wird viel elektrische Energie verbraucht, wobei die Destillation als größter Energieverbraucher gilt. Kraft-Wärme-Kopplung ist eine mögliche Lösung des Kostenproblems, bei der die überschüssige Wärme eines Kraftwerks einem zusätzlichen Prozess, wie der Entsalzung, in einer Doppelnutzungsanlage zugeführt wird. Die meisten KWK-Kraftwerke, die Trinkwasser aus Meerwasser erzeugen, befinden sich in Nordafrika oder im Nahen Osten, wo reichlich Erdölreserven dazu beitragen, die begrenzte Verfügbarkeit von Trinkwasser auszugleichen.
