物理法分為：自然沉降法、包括吸附法、萃取法和膜分離法等。

自然沉降法

水中懸浮顆粒依靠重力作用，從水中分離出來的過程成為沉淀，是水處理中重要的過程之一，一般用作污水預處理。對于水中粒徑較大的懸浮顆粒、雜質、泥砂等，利用其重力作用，使其在沉降池中沉降、澄清，降低濁度，初步達到凈化的目的，同時減輕后續處理構筑物的難度。水處理中用于自然沉淀的構筑物主要是沉砂池。

吸附法

吸附法主要利用疏松多孔性介質的吸附作用，以脫除水中的微量污染物，包括脫色、除臭味、脫除重金屬、各種溶解性有機物、放射性元素、細菌等。在水處理流程中，吸附法可以作為離子交換、膜分離等方法的預處理，以去除有機物、膠體及余氯等，也可以作為二級處理后的深度處理手段，以保證回用水的水質。

萃取法

萃取法是一項重要的水處理單元過程，向水中投加一種與水不互溶，但能良好溶解污染物的溶劑，使其與水充分混合接觸，由于污染物在溶劑中的溶解度大于在水中的溶解度，因而大部分污染物轉移到溶劑中，然后分離廢水和溶劑,即可達到分離、提濃污染物和凈化廢水的目的，現已用于含酚廢水、含重金屬廢水的處理。

膜分離法

膜分離法是近年來興起的一項新型水處理技術，原理是利用滲透裝置的膜兩側形成的壓力差，并使其超過滲透平衡時的壓差，引起溶劑倒流，使濃度較高的溶液進一步濃縮，因其能耗低、適用范圍廣、分離效率高、操作簡單、再生容易等優點，已廣泛應用于化工、環保、醫藥、電子、輕工、食品、冶金等工業用水處理，膜分離法可分為:電滲析法(ED)、反滲透法(RO)、微濾法(MF)、超濾法(UF)、滲析法(D)、乳液膜法(ELM)等。