Sól jest usuwana z wody morskiej przez różne odmiany dwóch podstawowych procesów: destylacji, która jest również określana jako "termiczna" i odwrócona osmoza, która jest również nazywana "membraną". Destylacja wymaga gotowania wody morskiej, dopóki nie odparuje, pozostawiając za sobą sól, a następnie pozwalając skraplaniu się pary wodnej i zbierać ją w innym miejscu. Odwrócona osmoza wykorzystuje ciśnienie do wymuszania wody morskiej na specjalnym filtrze lub półprzepuszczalnej membranie z otworami zbyt małymi, aby umożliwić przejście rozpuszczonej soli.
Procesy destylacji stosowane do odsalania obejmują metodę wielostopniowego rozbijania, destylację wieloczynnikową i destylację z kompresją pary. Procesy membranowe obejmują odwróconą osmozę, elektrodializę i odwrócenie elektrodializy. Wielostopniowa destylacja rzutowa i odwrócona osmoza stanowią większość metod stosowanych w instalacjach odsalania na całym świecie. Największa na świecie instalacja do odsalania wody, zintegrowana elektrownia wodna, znajduje się w Arabii Saudyjskiej. Największa część krajowego zaopatrzenia w wodę wytwarzanego przez odsalanie wody morskiej, około 40 procent, znajduje się w Izraelu.
Zarówno metody odsalania jak i odwróconej osmozy są drogie. Wykorzystuje się znaczną część energii elektrycznej, a ranking destylacji jest lepszym odbiorcą energii. Kogeneracja jest możliwym rozwiązaniem problemu kosztów, który wykorzystuje nadmiar ciepła wytwarzanego przez elektrownię do dodatkowego procesu, takiego jak odsalanie, w obiekcie o podwójnym przeznaczeniu. Większość elektrowni kogeneracyjnych produkujących wodę pitną z wody morskiej znajduje się w Afryce Północnej lub na Bliskim Wschodzie, gdzie obfite zasoby ropy naftowej pomagają zrównoważyć ograniczoną dostępność wody pitnej.
