现在水处理法最普遍采用的是活性污泥法等微生物处理法。这种方法的问题在于剩余污泥的产生，同时很难处理有机氯化物，不过使用光触媒可以解决这些难分解的物质。最初的方法是将粉末状光触媒分散于含有有害物质的水中，然后进行紫外线照射，处理水中的有害物质，但实用性较差。之后开发出将二氧化钛溶胶直接包覆在玻璃管表面的膜状光触媒，然后将含有有害物质的水流入管内，进行水处理的装置。
除了紫外线等人工光源，也开发了利用太阳光源的处理方法。即是在平板式太阳能聚热器中放入颗粒状光触媒，利用太阳光进行处理。这种装置既可以将处理后的水与光触媒很容易地进行分离，又可以进行连续性水处理。
除此之外，利用光触媒反应不仅可以处理有机有害物质，目前也在进行去除重金属离子的实验。使用光触媒可以使重金属离子变成不容于水的氧化物，形成沉淀物而容易去除。目前市场上已有销售这类的玻璃器皿，以及抑制水藻、水苔繁殖的水槽，抑制水腐蚀、使鲜花可以长久保鲜的花瓶等。
另外，目前二十四小时营业的公共浴室也引进了光触媒技术作为杀菌用，并在净水器、废水处理装置、饮料水净化装置、杀菌装置、超纯水制造装置、以及染料废水的脱色处理系统、简易式净水器、雨水净化装置、电镀废液中含有氰化物的分解装置、环境荷尔蒙污染的河川的净化系统等方面进行开发与利用。相关技术现在已经取得了一定的进展，市场上也推出了一种将被污染地下水的有机溶剂气化，然后利用光触媒作用进行再分解的。
