Membransko{0}}tehnologijo razsoljevanja morske vode predstavlja reverzna osmoza. Njegovo načelo vključuje uporabo visokega tlaka za poganjanje morske vode skozi pol-prepustno membrano, ki ločuje molekule vode od ionov soli. Zaradi visokega osmotskega tlaka morske vode sistem potrebuje visokotlačno-črpalko za zagotavljanje zadostnega tlaka (običajno 5–8 MPa), skupaj z membranskimi materiali z visoko-razsoljevanjem- (kot so kompozitne poliamidne membrane). Prednosti te tehnologije so razmeroma nizka poraba energije in močna modularnost sistema, zaradi česar je najbolj razširjena mainstream tehnologija na svetu.
Tehnologije razsoljevanja termalne morske vode vključujejo predvsem več{0}}stopenjsko hitro izhlapevanje (MSF) in več-učinkovno destilacijo (MED). Te tehnologije segrejejo morsko vodo, da jo uparijo, nato pa jo kondenzirajo v sladko vodo in tako dosežejo ločevanje slanice. MSF izboljšuje učinkovitost z več-stopenjskim bliskovnim izhlapevanjem-tlaka, medtem ko MED uporablja več-stopenjske uparjalnike za ponovno uporabo toplotne energije. Toplotne tehnologije so primerne za integracijo z odpadno toploto elektrarn ali industrijsko odpadno toploto, vendar imajo visoko porabo energije in zahtevajo-obsežno opremo.
Druge nastajajoče tehnologije vključujejo elektrodializo, napredno osmozo in hibridne procese. Elektrodializa uporablja električno polje za poganjanje ionov skozi ionsko{1}}izmenjalne membrane za ločevanje, zaradi česar je primerna za obdelavo vode z nizko-solnostjo. Napredna osmoza uporablja razliko osmotskega tlaka za spodbujanje migracije vode. Hibridni procesi združujejo membranske metode s termičnimi metodami ali tehnologijami predobdelave za izboljšanje splošne učinkovitosti in stabilnosti.
Na ravni sistemskega inženiringa tehnologija razsoljevanja morske vode vključuje tudi ključno tehnologijo predobdelave in pridobivanja energije. Na primer, metode predobdelave, kot sta filtracija s peskom in ultrafiltracija, zmanjšajo obremenitve z umazanijo in podaljšajo življenjsko dobo membrane; Naprave za rekuperacijo energije (ERD) rekuperirajo tlačno energijo koncentrirane slanice, kar znatno zmanjša porabo obratovalne energije. Na splošno je tehnologija razsoljevanja morske vode celovit sistem za obdelavo vode, osredotočen na reverzno osmozo in dopolnjen s sinergijsko optimizacijo več procesov.