Thiết bị khử mặn nước biển là nguồn cung cấp nước trực tiếp nhất. Ví dụ, các thành phố ở Trung Đông, các khu nghỉ dưỡng trên đảo và các khu định cư xa đất liền thường dựa vào hệ thống khử mặn nước biển làm nguồn nước chính hoặc bổ sung để đảm bảo sự ổn định của việc sử dụng nước hàng ngày và các dịch vụ công cộng cơ bản.
Trong lĩnh vực nước công nghiệp, thiết bị khử mặn nước biển được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp như điện, hóa dầu, thép, sản xuất điện tử. Các ngành công nghiệp này thường có yêu cầu chất lượng nước cao và mức tiêu thụ nước lớn, đồng thời các vị trí ven biển có thể sử dụng trực tiếp nước biển đã khử muối làm nước xử lý hoặc nước cấp cho nồi hơi, do đó giảm sự phụ thuộc vào nguồn nước ngọt nội địa.
Thiết bị khử mặn nước biển cũng đóng một vai trò quan trọng trong việc cung cấp nước khẩn cấp và các tình huống đặc biệt. Ví dụ: các môi trường khép kín hoặc xa xôi như dàn khoan ngoài khơi, tàu biển-và căn cứ quân sự đòi hỏi hệ thống cung cấp nước ngọt ổn định và đáng tin cậy. Hơn nữa, thiết bị khử mặn nước biển di động hoặc đóng trong container cũng có thể đóng vai trò là giải pháp cung cấp nước tạm thời khi có thiên tai hoặc hạn hán.
Về phát triển đô thị và quy hoạch sinh thái, một số thành phố ven biển đang bắt đầu sử dụng phương pháp khử mặn nước biển như một nguồn nước bổ sung chiến lược để cải thiện an ninh cấp nước tổng thể và giảm sự phụ thuộc vào một nguồn nước duy nhất. Với những tiến bộ công nghệ và giảm mức tiêu thụ năng lượng, việc ứng dụng thiết bị khử mặn nước biển đang dần chuyển từ “nguồn nước bổ sung” sang “nguồn nước cơ bản quan trọng”.