تصفیه آب (به انگلیسی: Water purification)، به فرایندهایی گفته می‌شود که طی آن مواد شیمیایی نامطلوب، آلاینده‌های بیولوژیکی، جامدات معلق و گازها از آب آلوده حذف می‌شوند، تا قابل آشامیدن یا مصرف کشاورزی گردد. به طور کلی روش‌های مورد استفاده عبارتند از فرایندهای فیزیکی مانند فیلتراسیون، ته‌نشینی، تقطیر و فرایندهای زیستی مانند فیلترهای شنی و ماسه‌ای کند، کربن اکتیو (کربن فعال) و فرایندهای شیمیایی مانند کلرزنی، ازن‌زنی، دفلوکولانت، استفاده از تابش الکترومغناطیسی مانند میکروب‌کشی با پرتو فرابنفش.

فرایند تصفیه آب ممکن است به کاهش غلظت ذرات معلق یا ذرات محلول در آب از جمله ذرات معلق، انگل‌ها باکتری‌ها، جلبک‌ها، ویروس‌ها، قارچ‌ها و طیف وسیعی از مواد محلول و ذرات معلق موجود در آب منجر شود.

در اینجا توضیحی مختصر از روند تصفیه آب دستگاه های خانگی و نیمه صنعتی و صنعتی آورده خواهد شد.

فرایند تصفیه آب یک فرایند ساده اما در عین حال بسیار پیچیده می باشد.به روشی که هم اکنون دستگاه های تصفیه آب عمل میکنند روش اسمز معکوس R.O (Reverse Osmosis) گفته می شود.

در این روش آب تحت فشار بالا پس از رد شدن از سه فیلتر اول ، وارد مرحله چهارم و اصلی روند تصفیه آب می شود که به آن ممبران (Membrane) میگویند. در این مرحله آب تحت فشار از خارج فیلتر ممبران به داخل پمپاژ و آب تصفیه شده از درونی ترین لایه آن خارج شده و به مرحله پنجم و سپس مرحله ششم می رود.