海水淡化技术的起源无疑很难留下记录，依照目前的资料来看，第一个陆基海水淡化厂可能是 1560 年建在突尼斯的一座海岛上。17 世纪就有海水蒸馏的报道，在 1675 年和 1683 年的英国专利No.184 和No.226 提出了海水蒸馏淡化。18 世纪提出了冰冻法海水淡化。1800 年后，由于蒸汽机的出现，以及远洋殖民开拓对航海的发展和实际需求，促进了蒸馏的发展，出现了浸没式蒸发器，这可作为海水淡化技术发展的开始，1812—1840 年开发了单效和真空多效蒸发，也开始了闪蒸的研究和设计工作。1852 年，英国专利垂直管海水蒸发器很快在舰船上使用，之后又提出水平管喷膜蒸发、蒸汽压缩等专利。1872 年，在智利出现了世界上第一台太阳能海水淡化装置，日产淡化水 2t。1884 年，英国建成第一台船用海水淡化器，以解决远洋航运的饮水问题。1898 年，俄国巴库日产淡水 1230t的多效蒸发海水淡化工厂投入运行。

到 1900 年提出了多级闪蒸（MSF）的专利。1930 年，机械蒸汽压缩蒸馏有很大的改进。1942 年出现了适于船用的浸没管蒸馏，1943 年出现了适于船舶及海岛使用的蒸汽压缩蒸馏，这使该装置和多效蒸发在第二次世界大战期间得到大力发展，并装备于各式战舰和船只上，但这阶段多为浸没式多效蒸发装置，这种装置直到 1970 年仍在使用，且规模越来越大。1943也有用于海上救生的离子交换淡化装置。1944 年又提出了人工冷冻法。同时在 1930 年提出了反渗透和电渗析的概念，但 1954 年电渗析才投入实际应用中，主要用于苦咸水脱盐。

1953 年，提出溶剂萃取法。1957 年R.S.Silver和A. Frankel发明了多级闪蒸（MSF）。由于克服了多效蒸发中易结垢和腐蚀等问题，所以在中东等缺水地区获得很快的发展。这可作为海水淡化技术大规模应用的开始。1960 年反渗透（RO）膜获得突破性进展，但在海水淡化中应用是美国DuPont公司“Permsep”B-10 中空纤维反渗透器首先于 1975 年开始的；1961年又提出耗能很低的水合物法。1975 年低温多效（LT-ME）蒸馏商品化，它克服了以前多效蒸发易高温结垢的缺点，能耗也有所降低，用材要求也不苛刻，因而得到一定程度的推广；20 世纪 80 年代中期之后，随着反渗透膜性能提高、价格下降、能量回收效率的提高，RO成为投资最省、成本最低的海水淡化制取方法。由于水资源的缺乏和用水量的巨大需求，核能淡化也引起世界原子能组织和各国的重视。核能与反渗透或蒸馏法结合，大规模生产饮用水正在推进之中。