虽然超滤可以有很多的应用领域，但大规模的水处理通常集中在以下方面： 饮用水供水终端 地表水处理 海水处理 流体的回用 饮用水处理 由于对饮用水的质量要求越来越严格，水处理公司投入越来越大的精力来控制供水管网中存在的微生物的量。为了做到这一点，因此一种方法是进行昂贵、频繁的水质检验，或者在供水终端设置防止细菌和病毒进入的屏障。
      采用UF系统，可以非常方便的建成这样的屏障。超滤膜对细菌的去除率可以达到6log，对于病毒的去除率达到4log，因此水厂和用水者都不必在担心细菌和病毒的问题。由于饮用水的质量本身就很高（浊度和悬浮固体都非常低），因此此时的膜系统可以可以采用很高的膜通量，可以达到135升/平米.小时。同时较高的入水条件，因此反冲频率和化学加强反洗的频率都可以非常低，产水量可以达到99％。如果需要还可以设立二级超滤系统，将第一级的反洗水进一步回用。 地表水处理 UF系统非常多的应用在地表水处理上，处理后的水用于灌溉或作为反渗透的入水，来制备工业用水。 在荷兰，出现了越来越多的这类工厂。这种技术提供了一种新型的工业用水的方式，即不必在购买越来越贵的饮用水，而是就近取用地表水处理后使用。 海水淡化 中东地区是水资源缺乏最严重的地方。为了解决这个问题，最早人们通常采用蒸馏技术。
       从十九世纪60年代，膜技术被用于解决这些国家的缺水问题。但是，许多反渗透海水淡化系统面临着膜污染严重的问题。主要因为反渗透系统的传统的预处理方法无法提供可靠的入水水质。因此绝大多数淡化工厂，在远远低于其设计出水量的情况下工作，甚至有些工厂的出水量达不到最初设计的30％。 小型淡化装置的研究非常清楚的表明，超滤系统可以非常有把握的控制海水的水质，为反渗透系统提供高质量的入水。长期试验也表明，超滤系统的出水SDI值可以非常好的控制在2以下。这些测试在超滤系统前不必用任何预处理，并且适用各种海水水质。 污水回用 西方国家费了很大的精力处理废水，处理后确仅仅是将其通过排水管网排到地表水源中，这种作为非常不合理。再一次，超滤因为其价格方面的优势为污水的回用提供了一种有吸引力的解决办法。 其实，从城市污水处理厂和工厂中排出的废水，是作为工业用水，甚至是饮用水的一种非常好的水资源。这在技术上是完全可以实现的，但西方用户确非常难以相信这种做法。与其说这是技术上的难题，不如说是一个心理的难题。但是，目前在纳米比亚的Windhoek，已经在建设一个850吨/小时的水厂，就是采用膜技术将污水处理厂的出水回用为饮用水。