물속의 염분을 제거하여 민물로 만드는 작업. 바닷물을 담수화하는 경우 해수담수화, 기수(강 하구 등에서 바닷물과 민물이 섞인 것)를 담수화하면 기수담수화, 폐수를 담수화하면 폐수담수화라고 부른다. 해수 담수화의 경우, 지구의 98%를 차지하는 바다의 물을 담수화 하는 작업으로 식수, 공업용수등의 공급을 원활히 하려는데 그 목적이 있다.
한국의 경우 담수가 풍부해서 이것의 필요성을 잘 못 느끼는 경우가 많지만 물이 부족한 사막 주변 국가라든가 강이 흐르지 않고 내리는 비가 고이는 호수, 지하수 등에 의존하는 국가들은 이 작업이 상당히 중요하다. 더불어, 물을 수입하는 국가의 경우 안정적인 수자원의 확보는 안보와 직결되는 문제이기도 하므로 사막이 아님에도 담수화플랜트를 짓는 경우가 의외로 있다. 싱가포르가 대표적인 경우.
해수 담수화 사업을 가장 적극적으로 추진하고 있고, 증발법 분야의 최고 기술을 보유하고 있는 곳은 한국의 두산중공업. 그들이 사우디아라비아에 지어놓은 쇼아이바 담수발전소는 세계 최대규모의 담수화 시설로 이름이 높다. 또한 2016년 2월 대한민국에서도 부산광역시 기장군에 해수담수화 시설을 만들었으며, 추후 해수담수화 수돗물을 공급할 예정이다.
이외에도 원자력 잠수함에서도 담수화를 한다. 물 속에서 오랫동안 작전하는 원잠 특성상 담수화가 없이는 승조원들이 갈증으로 죽어갈 것이다.
그나마 잠수함은 바다에 있으니 담수화가 쉬운 편이지, 우주선에서는 오줌을 걸러서 담수화 시키는 상황까지 간다. 사실 땀으로도 물이 배출되기 때문에 담수화를 아무리 잘해도 물이 부족해지기 쉬운 환경이라 샤워조차 제대로 못하는 경우가 많다.
크게 증발식과 역삼투식, 냉동식으로 나뉘며 자주 쓰는건 앞의 두 방식.
증발식은 가장 확실하게 순수한 물을 끌어낼 수 있으나 비용이 많이 든다.
역삼투식은 반투막 용기에 염수를 넣은 뒤 쥐어짜서 순수한 물만 내보내는 것인데, 소금의 경우 이온화 되기 때문에 이온을 걸러낼 수 있는 보다 정밀한 삼투막이 필요하며 역삼투를 하려면 한쪽에 압력을 가해야 하므로 삼투막의 내구도도 튼튼해야 한다.
냉동식은 물이 얼면서 순수한 물이 먼저 얼고 소금 등의 용존물질이 남는 원리를 이용해 얼음만을 채취한 뒤 이를 세척해서 잔여물질을 씻어내고 융해조에서 얼음을 녹여 담수를 만드는 방식(이 중 일부는 앞서 얘기한 세정수 용도로 재사용된다)이다. 설비의 부식 염려가 적고 냉매 외의 화학물질 투여도 최소화되는 장점이 있으나, 반면 다른 두 방식에 비해 얻어내는 물의 품질이 다소 낮은 편이고(얼음으로 만들고 세척해도 잔여물질이 남아있을 가능성이 있다) 또한 대형화되고 진공 및 보온 대책이 확실한 설비가 필요하며 생산 공정의 통제가 어려운 단점이 있다.
생존주의 용도로 자연증발을 이용한 담수기와 역삼투압 펌프식이 있다. 다만 자연증발식은 부피도 크고 최적의 상황에서 좋은 제품을 써도 1제곱미터당 하루종일 담수화 시켜서 물 한잔 정도. 역삼투압 펌프식은 가격도 비싸고 관리가 까다로우며 물 생산량도 한 시간 펌프해서 소형이 1리터 미만, 대형이 4리터 가량 생산한다. 외부 동력으로 작동하는 큰 물건은 요트 등에 장착해서 사용한다.