在古时候，当时的人类没有先进的水处理技术，为了降低疾病的水传播，他们便是采用简单的格栅截留和自然沉降等方法进行水处理。随后，经过多年观察和总结，他们也是发现了用砂子可以过滤掉细微悬浮物的方法，进而出现了药剂混凝预处理。随着人类文明的不断进步，人类产生的垃圾以及对环境的大肆破坏，导致了水资源受到严重污染。当各种传染病通过水传播，致使不少人染病或者死亡的时候，人们才是发现水处理是何等的重要。也正是如此，人们才逐渐开始研究水处理技术。
从十九世纪末开始，工业技术得到长足发展，工业污水也是逐年翻倍产生。而且当时的工业强国的河流、湖泊也是遭到严重污染，逐渐成为社会公害。典型的例子有英国的泰晤士河中的鱼类近乎死亡殆尽、美国的密西西比河的生物大量死亡、日本熊本县水俣湾被甲基汞污染，导致了附近居民出现骨痛病。人们发现，简单的化学、物理方法以及难以处理这些污水，研究出新型的水处理技术已经急不可耐了。各国的科学家都开始着手研究水处理方法，早是污水曝气试验，然后又是生物膜法，接着再是人工生物处理法，再到如今具有针对性的离子交换法、电化学法等高新技术。
上世纪九十年代，随着可持续发展的思想提出，不少国家也都开始利用系统工程的方法。把经济发展与环境保护综合考虑了起来，水处理也不单是处理已经成形的污水，而是从源头开始加以控制。由于近几十年经济发展迅速，人们发现传统给水处理工艺已经难以满足社会的用水需求，故而也就开始将生物技术应用到给水工艺当中。不仅如此，伴随水资源危机的产生，污水再利用的工艺也是成为了人们关注的一点。为了提高水质，改善现在的环境，以生态学原理为基础的土地灌溉、氧化塘等污水处理技术也是发展了起来。