Membránovú-technológiu odsoľovania morskej vody predstavuje reverzná osmóza. Jeho princíp spočíva v použití vysokého tlaku na preháňanie morskej vody cez polo-priepustnú membránu, ktorá oddeľuje molekuly vody od iónov soli. Kvôli vysokému osmotickému tlaku morskej vody si systém vyžaduje vysokotlakové -čerpadlo na zabezpečenie dostatočného tlaku (zvyčajne 5 – 8 MPa) spolu s membránovými materiálmi s vysokou rýchlosťou -odsoľovania- (ako sú kompozitné polyamidové membrány). Výhodou tejto technológie je relatívne nízka spotreba energie a silná modularita systému, čo z nej robí celosvetovo najpoužívanejšiu mainstreamovú technológiu.
Technológie tepelného odsoľovania morskej vody zahŕňajú najmä viac{0}}fázové bleskové odparovanie (MSF) a viac{1}}účinnú destiláciu (MED). Tieto technológie ohrievajú morskú vodu, aby sa odparila, potom ju kondenzuje na sladkú vodu, čím sa dosiahne separácia soľanky. Lekári bez hraníc zvyšujú účinnosť prostredníctvom viacstupňového{4}}redukovaného{5}}tlakového bleskového odparovania, zatiaľ čo MED využíva viacstupňové odparovače na opätovné využitie tepelnej energie. Tepelné technológie sú vhodné na integráciu s odpadovým teplom elektrární alebo priemyselným odpadovým teplom, ale majú vysokú spotrebu energie a vyžadujú si veľké-zariadenia.
Medzi ďalšie vznikajúce technológie patrí elektrodialýza, dopredná osmóza a hybridné procesy. Elektrodialýza využíva elektrické pole na poháňanie iónov cez iónomeničové -membrány na separáciu, vďaka čomu je vhodná na úpravu vody s nízkou-slanosťou. Dopredná osmóza využíva rozdiel osmotického tlaku na riadenie migrácie vody. Hybridné procesy kombinujú membránové metódy s tepelnými metódami alebo technológiami predúpravy na zlepšenie celkovej účinnosti a stability.
Na úrovni systémového inžinierstva technológia odsoľovania morskej vody zahŕňa aj kľúčové technológie predúpravy a energetického získavania. Napríklad metódy predbežnej úpravy, ako je piesková filtrácia a ultrafiltrácia, znižujú znečistenie a predlžujú životnosť membrány; zariadenia na rekuperáciu energie (ERD) rekuperujú tlakovú energiu koncentrovanej soľanky, čím výrazne znižujú prevádzkovú spotrebu energie. Celkovo je technológia odsoľovania morskej vody komplexný systém úpravy vody zameraný na reverznú osmózu a doplnený o synergickú optimalizáciu viacerých procesov.