Teknologi penyahgaraman air laut berasaskan membran-diwakili oleh osmosis terbalik. Prinsipnya melibatkan penggunaan tekanan tinggi untuk memacu air laut melalui membran separa-telap, memisahkan molekul air daripada ion garam. Disebabkan oleh tekanan osmotik air laut yang tinggi, sistem memerlukan-pam tekanan tinggi untuk memberikan tekanan yang mencukupi (biasanya 5–8 MPa), bersama-sama dengan bahan membran-penyahgaraman-tinggi (seperti membran poliamida komposit). Kelebihan teknologi ini adalah penggunaan tenaga yang agak rendah dan modulariti sistem yang kuat, menjadikannya teknologi arus perdana yang paling banyak digunakan di seluruh dunia.
Teknologi penyahgaraman air laut terma terutamanya termasuk-penyejatan kilat berbilang peringkat (MSF) dan penyulingan berbilang-kesan (MED). Teknologi ini memanaskan air laut untuk menguap, kemudian memekatkannya menjadi air tawar, mencapai pemisahan air garam. MSF meningkatkan kecekapan melalui penyejatan kilat berbilang-dikurangkan-tekanan, manakala MED menggunakan penyejat berbilang-peringkat untuk menggunakan semula tenaga haba. Teknologi terma sesuai untuk penyepaduan dengan haba sisa loji janakuasa atau haba buangan industri, tetapi ia mempunyai penggunaan tenaga yang tinggi dan memerlukan-peralatan berskala besar.
Teknologi baru muncul lain termasuk elektrodialisis, osmosis hadapan dan proses hibrid. Elektrodialisis menggunakan medan elektrik untuk memacu ion melalui ion-membran pertukaran untuk pengasingan, menjadikannya sesuai untuk rawatan air-rendah. Osmosis hadapan menggunakan perbezaan tekanan osmotik untuk memacu migrasi air. Proses hibrid menggabungkan kaedah membran dengan kaedah terma atau teknologi prarawatan untuk meningkatkan kecekapan dan kestabilan keseluruhan.
Di peringkat kejuruteraan sistem, teknologi penyahgaraman air laut juga merangkumi teknologi prarawatan dan pemulihan tenaga yang penting. Sebagai contoh, kaedah prarawatan seperti penapisan pasir dan ultrafiltrasi mengurangkan beban mengotori dan memanjangkan hayat membran; peranti pemulihan tenaga (ERD) memulihkan tenaga tekanan air garam pekat, dengan ketara mengurangkan penggunaan tenaga operasi. Secara keseluruhannya, teknologi penyahgaraman air laut ialah sistem rawatan air komprehensif yang berpusat pada osmosis songsang dan ditambah dengan pengoptimuman sinergi bagi pelbagai proses.