由于原油产地不同、生产工艺不同，油田废水的水质也存在很大差异。针对于油田废水的特点，目前国内所采取的处理方法有物理法、化学法、物理化学法和生物处理法。
1.物理法物理法包括重力分离、离心分离、过滤、粗粒化、膜分离和蒸发等，重点是去除废水中的矿物质和大部分固体悬浮物、油类等。其中自然沉降除油罐、重力沉降罐、隔油池等重力分离技术已被广泛采用。但重力分离技术依靠油水比重差进行重力分离，分离效果和沉淀时间有关，为取得较好的分离效果，所需设备体积较大，因此只适用于含油废水的初级处理。
2.化学法化学法是利用化学药剂将废水中一部分胶体和溶解性物质(特别是乳化油)转化为其他物质而去除的方法。包括中和、化学氧化、化学还原、化学沉淀和电解法等。其中化学氧化法去除COD目前国内研究的较多。
3.物理化学法物理化学法包括混凝、澄清、吸附、离子交换、气浮等。其中混凝沉淀在油田废水处理中应用较多，即利用混凝剂对胶体的脱稳作用，使胶体发生絮凝，从水中沉淀去除，可去除分散油和乳化油。此法处理效果好、工艺成熟，但占地面积大、污泥难处理。具体联系污水宝或参见http://www.dowater.com更多相关技术文档术文档。
4.生物法生物法是利用微生物的生化作用，将复杂的有机物分解为简单物质，将有毒物质转化为无毒物质，从而使废水得以净化，此法主要可去除乳化油。油田废水可生化性较差，且在我国东北和西北地区由于受到气温的影响，生物法有时不能达到预期的处理效果。