在古時候，當時的人類沒有先進的水處理技術，為了降低疾病的水傳播，他們便是采用簡單的格柵截留和自然沉降等方法進行水處理。隨后，經過多年觀察和總結，他們也是發現了用砂子可以過濾掉細微懸浮物的方法，進而出現了藥劑混凝預處理。隨著人類文明的不斷進步，人類產生的垃圾以及對環境的大肆破壞，導致了水資源受到嚴重污染。當各種傳染病通過水傳播，致使不少人染病或者死亡的時候，人們才是發現水處理是何等的重要。也正是如此，人們才逐漸開始研究水處理技術。

從十九世紀末開始，工業技術得到長足發展，工業污水也是逐年翻倍產生。而且當時的工業強國的河流、湖泊也是遭到嚴重污染，逐漸成為社會公害。典型的例子有英國的泰晤士河中的魚類近乎死亡殆盡、美國的密西西比河的生物大量死亡、日本熊本縣水俁灣被甲基汞污染，導致了附近居民出現骨痛病。人們發現，簡單的化學、物理方法以及難以處理這些污水，研究出新型的水處理技術已經急不可耐了。各國的科學家都開始著手研究水處理方法，最早是污水曝氣試驗，然后又是生物膜法，接著再是人工生物處理法，再到如今具有針對性的離子交換法、電化學法等高新技術。

上世紀九十年代，隨著可持續發展的思想提出，不少國家也都開始利用系統工程的方法。把經濟發展與環境保護綜合考慮了起來，水處理也不單是處理已經成形的污水，而是從源頭開始加以控制。由于最近幾十年經濟發展迅速，人們發現傳統給水處理工藝已經難以滿足社會的用水需求，故而也就開始將生物技術應用到給水工藝當中。不僅如此，伴隨水資源危機的產生，污水再利用的工藝也是成為了人們關注的一點。為了提高水質，改善現在的環境，以生態學原理為基礎的土地灌溉、氧化塘等污水處理技術也是發展了起來。