보통의 정수방법으로는 제거할 수 없는 농약이나 색도 등을 처리하기 위해 도입된 정수처리시설을 고도정수처리시설이라고 한다. 대표적인 공정으로 오존처리시설, 활성탄처리시설, 막분리 기술 등이 있다.

우리나라의 고도정수처리 사업 도입은 '94년 1월 국무총리실 주관으로 관계부처 합동으로 수립한 '수질관리 개선대책'에 따라 원수수질이 나쁜 전국의 주요 정수장에 도입을 결정했다.

하천 수질이 악화되어 기존의 정수처리 공정으로는 처리가 어려운 오염물질을 추가 정수함으로써 국내 정수처리 수준을 높이고 국민에게 안심할 수 있는 수돗물을 공급하는 것이 목적이다.