Việc khử muối nước biển là giấc mơ mà con người theo đuổi trong hàng trăm năm, và đã có những câu chuyện và truyền thuyết về việc loại bỏ muối khỏi nước biển từ thời cổ đại. Việc ứng dụng công nghệ khử muối nước biển trên diện rộng bắt đầu ở khu vực Trung Đông khô cằn, nhưng không giới hạn ở khu vực đó. Do hơn 70% dân số thế giới sinh sống trong phạm vi 120 km tính từ đại dương, công nghệ khử muối nước biển đã nhanh chóng được áp dụng ở nhiều quốc gia và khu vực bên ngoài Trung Đông trong 20 năm qua.

Nhưng mãi đến thế kỷ 16, con người mới bắt đầu nỗ lực khai thác nước ngọt từ nước biển. Vào thời điểm đó, các nhà thám hiểm châu Âu đã sử dụng lò sưởi trên tàu để đun sôi nước biển để tạo ra nước ngọt trong những chuyến đi dài của họ. Đun nóng nước biển để tạo ra hơi nước, làm mát và ngưng tụ để thu được nước tinh khiết là một trải nghiệm hàng ngày và là khởi đầu của công nghệ khử muối nước biển.

Việc khử muối nước biển hiện đại chỉ phát triển sau Thế chiến thứ II. Sau chiến tranh, do sự phát triển mạnh mẽ của dầu mỏ do tư bản quốc tế ở Trung Đông, nền kinh tế của khu vực này phát triển nhanh chóng và dân số tăng nhanh. Nhu cầu về tài nguyên nước ngọt ở khu vực vốn khô cằn này tiếp tục tăng lên từng ngày. Vị trí địa lý và điều kiện khí hậu độc đáo của Trung Đông, cùng với nguồn năng lượng dồi dào, đã khiến việc khử muối nước biển trở thành lựa chọn thiết thực để giải quyết vấn đề thiếu hụt tài nguyên nước ngọt trong khu vực và đưa ra yêu cầu về thiết bị khử muối nước biển quy mô lớn.

Từ những năm 1950, công nghệ khử muối nước biển đã tăng tốc phát triển cùng với sự gia tăng của cuộc khủng hoảng tài nguyên nước. Trong số hơn 20 công nghệ khử muối đã được phát triển, chưng cất, điện phân và thẩm thấu ngược đều đã đạt đến mức sản xuất quy mô công nghiệp và được sử dụng rộng rãi trên toàn thế giới.

Vào đầu những năm 1960, công nghệ khử muối nước biển bằng phương pháp bốc hơi nhanh nhiều giai đoạn đã xuất hiện và ngành công nghiệp khử muối nước biển hiện đại đã bước vào kỷ nguyên phát triển nhanh chóng.

Có hơn 20 công nghệ khử muối nước biển trên toàn cầu, bao gồm thẩm thấu ngược, hiệu suất thấp, bay hơi nhanh nhiều giai đoạn, điện phân, chưng cất hơi nước áp suất, bay hơi điểm sương, đồng phát thủy điện, đồng phát màng nóng và sử dụng năng lượng hạt nhân, năng lượng mặt trời, năng lượng gió, công nghệ khử muối nước biển bằng năng lượng thủy triều, cũng như nhiều quy trình xử lý trước và sau như vi lọc, siêu lọc và lọc nano.

Theo góc độ phân loại rộng, chủ yếu có thể chia thành hai loại: chưng cất (phương pháp nhiệt) và phương pháp màng. Trong số đó, chưng cất đa hiệu ứng thấp, bốc hơi nhanh nhiều giai đoạn và phương pháp màng thẩm thấu ngược là các công nghệ chính trên toàn thế giới. Nhìn chung, hiệu suất đa thấp có ưu điểm là tiết kiệm năng lượng, yêu cầu xử lý nước biển trước thấp và chất lượng nước khử muối cao; Phương pháp màng thẩm thấu ngược có ưu điểm là đầu tư thấp và tiêu thụ năng lượng thấp, nhưng yêu cầu xử lý nước biển trước cao; Phương pháp bốc hơi nhanh nhiều giai đoạn có ưu điểm là công nghệ trưởng thành, vận hành đáng tin cậy và sản lượng thiết bị lớn, nhưng tiêu thụ năng lượng cao. Người ta thường tin rằng phương pháp chưng cất hiệu suất thấp và phương pháp màng thẩm thấu ngược là hướng đi trong tương lai.