自来水消毒可除去水中的微生物。加氯消毒适合不同水质的消毒，可分为液氯消毒、次氯酸钠消毒和二氧化氯消毒等方法。

液氯消毒是将液化的氯气（Cl₂）升温气化之后，加入水中进行消毒的一种方法，该方法操作简便，工艺成熟，价格较低，但液氯本身有毒，使用时要防止泄露。消毒时氯气与水反应生成次氯酸（HClO）和盐酸（HCl），次氯酸的强氧化性使微生物细胞中的酶被氧化并且蛋白质被阻止合成而死亡，从而实现了消毒。

次氯酸钠（NaClO）消毒液毒性小，但稳定性相对弱，贮存时间相对短，易变质。消毒时次氯酸钠与水反应生成次氯酸，次氯酸再进一步分解形成新生态氧[O]，新生态氧的极强氧化性使菌体和病毒上的蛋白质等物质变性，从而致死病源微生物。

二氧化氯（ClO₂）的氧化能力比氯气强，是国际上公认的含氯消毒液中唯一的高效消毒灭菌剂，它可以杀灭一切微生物。但由于其性质不稳定，易发生爆炸，要现用现制。例如可用氯酸钠和盐酸反应制得2NaClO₃+4HCl=2ClO₂+Cl₂+2H₂O+2NaCl。

自来水消毒还有紫外线消毒、臭氧消毒等多种方法。消毒后的自来水在送到用户的过程中还可能被二次污染。