اصل اساسی تجهیزات تصفیه آب حذف یا تبدیل ناخالصی‌ها، مواد مضر یا آلاینده‌های محلول در آب خام از طریق ترکیبی از روش‌های فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی است که آن را به استانداردهای استفاده یا تخلیه برساند. فرآیندهای مختلف بر اساس اصول مختلفی عمل می کنند:
درمان فیزیکی: اساساً برای دستیابی به جداسازی به فیلتراسیون، ته نشینی و رهگیری متکی است. به عنوان مثال، فیلتراسیون شن و ماسه و فیلتر کربن فعال از محیط ذرات برای جذب یا رهگیری جامدات معلق استفاده می کنند. میکروفیلتراسیون، اولترافیلتراسیون و اسمز معکوس از نفوذپذیری انتخابی غشاها برای دستیابی به جداسازی دقیق مولکول های آب و آلاینده ها استفاده می کنند. این فرآیند خواص آلاینده ها را تغییر نمی دهد بلکه آنها را از طریق موانع فیزیکی حذف می کند.
درمان شیمیایی: تبدیل یا حذف آلاینده را از طریق واکنش ها انجام می دهد. به عنوان مثال، فرآیندهای انعقادی از مواد شیمیایی برای انباشتن ذرات کلوئیدی به لخته‌ها برای ته‌نشینی آسان استفاده می‌کنند. فرآیندهای اکسیداسیون (مانند ضد عفونی ازن و کلر) می توانند ساختار مواد آلی را از بین ببرند یا میکروارگانیسم ها را از بین ببرند. تبادل یونی از رزین‌ها برای تبادل یون‌های کلسیم و منیزیم در آب استفاده می‌کند و به نرم شدن یا نمک‌زدایی می‌رسد. این روش ها بر بهبود کیفیت آب مبتنی بر مواد شیمیایی تاکید دارند.
درمان بیولوژیکی: اساساً بر تجزیه متابولیکی آلاینده ها توسط میکروارگانیسم ها مانند فرآیند لجن فعال یا فرآیند بیوراکتور غشایی متکی است. میکروارگانیسم ها آلاینده های آلی را به دی اکسید کربن، آب و سایر مواد پایدار تبدیل می کنند و به این ترتیب به درمان بی ضرر آلاینده ها دست می یابند. این روش به طور گسترده ای در تصفیه فاضلاب خانگی و فاضلاب صنعتی آلی استفاده می شود.
به طور خلاصه، اصل اصلی تجهیزات تصفیه آب، دستیابی به حذف گام به گام آلاینده‌ها به اشکال مختلف از طریق ترکیبی از فناوری‌ها، تبدیل تدریجی کیفیت آب از "آب خام" به "آب قابل استفاده یا آب تخلیه منطبق" است.