Els sistemes de filtració tracten l’aigua passant-la a través de llits de materials granulars que retiren i retenen els contaminants. Els sistemes de filtratge convencionals, directes, lents de sorra i de terra diatomàcia fan tots una bona feina en eliminar la majoria de protozous, bacteris i virus. Després, s’agita la barreja per induir la unió de les partícules petites en suspensió per formar grumolls més grans o «flòculs» més fàcils de retirar. Aquestes masses coagulades, o «flocs», es deixen assentar fora de l’aigua, perquè es portin amb si molts contaminants.

En acabar aquests processos, l’aigua es passa a través de filtres de manera que les partícules restants s’adhereixin per si mateixes al material de filtre. La filtració directa és similar a la filtració convencional, excepte que després d’afegir el coagulant, i després d’agitar la mescla, no hi ha una fase separada per a la sedimentació. Els sistemes de filtració lenta en sorra no tenen fase de coagulació i, usualment, tampoc tenen un pas de sedimentació. S’indueix el pas lent i descendent de l’aigua a través d’un llit de sorra de dos a quatre peus de profunditat.

La filtració biològica en sorra és un sistema de filtració en el punt d’ús anàleg a la filtració lenta en sorra, però la seva eficàcia està molt menys establerta que aquesta última. La filtració amb terra diatomàcia fa servir com a material de filtre les petxines fossilitzades de diminuts organismes marins a través dels quals es fa passar l’aigua sense tractament. La majoria dels sistemes de filtració usen el «retrolavado» per netejar el sistema. Això produeix aigües de rebuig que s’han de manejar adequadament

Després de la filtració de substàncies contaminants, l’aigua es refina simultàniament.