通过氧化还原反应，使污水中的有毒物质转化为无毒或微毒物质。氧化还原法可分为氧化法、还原法和电解法。

(1）氧化法

氧化剂有臭氧、次氯酸盐、液氯、氧气等。例如用臭氧进行含酚污水的深度净化，用次氯酸盐处理含氰污水，用空气氧化法处理含硫污水等。

(2）还原法

常用的还原剂有硫酸亚铁、二氧化硫、铁屑、锌粉等。前二者常用于含铬污水中，使六价铬还原为三价铬。铁屑、锌粉可用于含汞污水处理，可使汞离子还原为金属汞。

(3）电解法

用电解法处理污水，有直接电解法与间接电解法两种不同的工艺；前者是利用电极的作用直接氧化或还原水中污染物，例如氧化除酚，还原除六价铬，后者先在电解槽内电解某种电解质（如NaCI)，由其产生氧化剂（如Cl₂）再氧化污水中污染物，例如用于处理含氰污水等。