חיטוי מי שתייה פירושו פעולות שמטרתן היא השמדת חיידקים ונגיפים במים הגורמים למחלות זיהומיות.
בהסתמך על דרך השפעתן על מיקרואורגניזמים, שיטות חיטוי המים נחלקים לשיטות כימיות (עם מגיבים), פיזיות (ללא מגיבים) והשילובים ביניהן.
במקרה הראשון, האפקט הרצוי מושג על ידי הכנסתן למים של תשלובות כימיקליות פעילות מבחינה ביולוגית, בעוד שהשיטות ללא ריאגנטים כרוכות בעיבוד המים ע"י השפעות פיזיות.
בשיטות המשולבות משתמשים בו-זמנית הן בהשפעות הכימיות והן הפיזיות.
השיטות הכימיות לחיטוי מי שתייה כוללות טיפול במחמצנים: בכלור, באוזון וכו, כמו גם ע"י יונים של מתכות כבדות. השיטות הפיזיות כוללות חיטוי באמצעות קרני UV, אולטרסאונד, וכד'.
לפני החיטוי, המים בדרך כלל עוברים סינון ו( או) הקרישה שמסלקים מוצקים מושעים, ביצי helminth ועוד מגוון רחב של מיקרואורגניזמים.
בשיטות חיטוי כימיות של מי שתייה, כדי להשיג אפקט חיטוי יציב חובה לזהות בצורה הנכונה את המינון של הריאגנט ולהבטיח פרק זמן ממושך של מגע עם המים. המינון נקבע על ידי חיטוי ניסיוני או ע"י מחשוב. כדי לשמר את האפקט הרצוי של החיטוי הכימי, מינון הריאגנט מחושב עם עודף (עודף של אוזון וכלור), אשר מבטיח את השמדתם של מיקרואורגניזמים החודרים למים לאחר החיטוי.
בשיטות הפיזיות חובה להביא את הכמות הנדרשת של אנרגיה ליחידת נפח המים, כאשר הכמות מוגדרת כתוצר של עוצמת החשיפה (כוח קרינה) בזמן המגע.
השיטה הנפוצה ביותר לחיטוי מי שתייה מהשיטות הפיזיות היא חיטוי באמצעות קרני UV שתכונותיהן האנטי בקטריאליות מותנות בהשפעתן על הרמה התאית ובמיוחד על מערכות האנזימים של תא החיידק. קרני UV הורסות לא רק חיידקים וגטטיביים אלא גם את החיידקים הנבגים של חיידקים, והן אינן משנות את המאפיינים האורגנולפטיים של המים.
