对海水资源的开发利用，是解决沿海和西部苦咸水地区淡水危机和资源短缺问题的重要措施，是实现国民经济可持续发展战略的重要保证。
海水淡化是开发新水源、解决沿海地区淡水资源紧缺的重要途径。
海水淡化是从海水中获取淡水的技术和过程。海水淡化方法在20世纪30年代主要是采用多效蒸发法；20世纪50年代至80年代中期主要是多级闪蒸法（MSF），至今利用该方法淡化水量仍占相当大的比重；20世纪50年代中期的电渗析法（ED）、20世纪70年代的反渗透法（RO）和低温多效蒸发法（LT—MED）逐步发展起来，特别是反渗透法(RO)海水淡化已成为目前发展速度最快的技术。
据国际脱盐协会统计，截至2001年底，全世界海水淡化水日产量已达3250万立方米，解决了1亿多人口的供水问题。这些海水淡化水还可用作优质锅炉补水或优质生产工艺用水，可为沿海地区提供稳定可靠的淡水。国际海水淡化的售水价格已从20世纪60~70年代的每立方米2美元降到目前不足0.7美元的水平，接近或低于国际上一些城市的自来水价格。随着技术进步导致的成本进一步降低，海水淡化的经济合理性将更加明显，并作为可持续开发淡水资源的手段将引起国际社会越来越多的关注。
我国反渗透海水淡化技术研究历经“七五”、“八五”、“九五”攻关，在海水淡化与反渗透膜研制方面取得了很大进展。现已建成反渗透海水淡化项目13个，总产水能力日产近1万立方米。目前，我国正在实施万吨级反渗透海水淡化示范工程和海水膜组器产业化项目。
蒸馏法是海水淡化的一项主要技术，对蒸馏法的研究已有几十年的历史。天津大港电厂引进2台3000立方米/日多级闪蒸海水淡化装置，于1990年运转至今，积累了大量宝贵经验。低温多效蒸馏海水淡化技术经过“九五”科技攻关，作为“十五”国家重大科技攻关项目正在青岛建立3000吨/日的示范工程。
海水直接利用，是直接替代淡水、解决沿海地区淡水资源紧缺的重要措施。
海水直接利用技术，是以海水直接代替淡水作为工业用水和生活用水等相关技术的总称。包括海水冷却、海水脱硫、海水回注采油、海水冲厕和海水冲灰、洗涤、消防、制冰、印染等。
海水直流冷却技术已有近百年的发展历史，有关防腐和防海洋生物附着技术已基本成熟。我国海水冷却水用量每年不超过141亿立方米，而日本每年约为3000亿立方米，美国每年约为1000亿立方米，差距很大。
海水循环冷却技术始于20世纪70年代，在美国等国家已大规模应用，是海水冷却技术的主要发展方向之一。我国经过“八五”“九五”科技攻关，完成了百吨级工业化试验，在海水缓蚀剂、阻垢分散剂、菌藻杀生剂和海水冷却塔等关键技术上取得重大突破。“十五”期间，通过实施国家重大科技攻关项目，正在建立千吨级和万吨级海水循环冷却示范工程。
海水脱硫技术于20世纪70年代开始出现，是利用天然海水脱除烟气中二氧化硫的一种湿式烟气脱硫方法。具有投资少、脱硫效率高、利用率高、运行费用低和环境友好等优点，可广泛应用于沿海电力、化工、重工等企业，环境和经济效益显著。拥有自主知识产权的海水脱硫产业化技术亟待开发。
海水冲厕技术20世纪50年代末期始于我国香港地区，形成了一套完整的处理系统和管理体系。“九五”期间，我国对大生活用海水（海水冲厕）的后处理技术进行了研究，有关示范工程已经列入“十五”国家重大科技攻关技术，正在青岛组织实施。
海水化学资源综合利用，是形成产业链、实现资源综合利用和社会可持续发展的体现。
海水化学资源综合利用技术，是从海水中提取各种化学元素（化学品）及其深加工技术。主要包括海水制盐、苦卤化工，提取钾、镁、溴、硝、锂、铀及其深加工等，现在已逐步向海洋精细化工方向发展。
我国经过“七五”、“八五”、“九五”科技攻关，在天然沸石法海水和卤水直接提取钾盐、制盐卤水提取系列镁肥、高效低毒农药二溴磷研制、含溴精细化工产品及无机功能材料硼酸镁晶须研制等技术已取得突破性进展。“十五”期间开展海水直接提取钾盐产业化技术、气态膜法海水卤水提取溴素及有关深加工技术的研究与开发。
利用海水淡化、海水冷却排放的浓缩海水，开展海水化学资源综合利用，形成海水淡化、海水冷却和海水化学资源综合利用产业链，是实现资源综合利用和社会可持续发展的根本体现。