深度饮用水处理法是指在用常规的处理法之后，再次选用合适的方法使不能够完全清除的污染物和杂质做进一步的处理，使其水质达到规定的标准。应用效果较好且用的最多的就是生物活性炭、活性炭吸附法、臭氧活性炭、膜别离法、光催化氧化法。

生物活性炭：此方法是活性炭处理深度饮用水多年发展而来的，这种方法是结合了活性炭吸附的作用在表面附着的微生物发生生物降解的作用，提高了水中有机物的清除率。把氨氮氧化为硝酸盐氮，减少了投氯量，还可减少三卤甲烷的生成，这种方法可延长活性炭的再生周期，降低费用。附着在表面的微生物在强水流的冲刷下也会脱落，这会影响水质。生物活性炭法不要使用预氯化，这会影响微生物不能够很好的生长，使其失去氧化作用。生物活性炭法也是目前被认为最普遍的方法，但是流失率也较高，要解决这一难题，可以用现在最流行的复化处理上序，附着在活性炭表面的微生物群聚集的较多就能有更大的抗性，普通的氯化消毒也不能杀死这些微生物。

活性炭吸附法：活性炭一直以来都被当作吸附剂来使用，活性炭吸附法也是现在应用最广泛最有效的净化法。常用于给水处理，主要清除污染物、有机物和杂质。

臭氧活性炭法：此法常用作深度水处理中，能够有效地清除高强度的污染物，使用时可在活性炭池只前添加臭氧，臭氧可在反应池中发生接触氧化作用，杂活性炭过滤之前加入臭氧能够降解部分的有机物，可减少活性炭的有机负荷，能对大部分的有机物进行分解，使其更好的被活性炭吸附，提高了溶解氧和活性炭表面氧含量，增强了对有机物的分解力。

膜别离法：这种方法是一种高小浓缩、分离、提纯、净化的工艺。是在常温下进行，操作方便，能够有效地清除水中色度、污染物、消毒副产物、有机物等。无烟煤滤料能有效清除污染物，无需添加药剂、规划可大可小、操作保养方便、适应性强、能够完成自动化。膜别离法也是现在用在饮用水处理清除有机物和微生物最有效快捷的方法。但是无烟煤滤料的膜别离法对原水预处理和化学清洗还存在污染、反渗透的问题，还使其运行费用较高。

光催化氧化法：此法是在催化剂的作用下进行光氧化，能够把有机物分解为水、二氧化碳、无机水分子，我们常用的催化剂是二氧化钛，能够有效的催化烃类化合物发生光氧化，再进行有效的清除。