海水直接利用主要包括海水冷却和生活用海水，是直接采用海水替代淡水的开源节流技术，具有替代节约淡水总量大的特点。可以置换工业冷却用水和冲厕用水，促进水资源结构的优化。
冷却海水一般采取两种方式：一是间接转换冷却，包括制冷装置、发电冷凝、纯碱生产冷却、石油精炼、动力设备冷却等；二是直接洗涤冷却，即海水与物料直接接融，在使用海水作为冷却水的技术中，海水对设备、管道的腐蚀、结垢、海洋生物附着造成管道阻塞、泥质浅滩海岸的泥沙淤塞、海水水质污染等会给被冷却的装置带来不利影响。为了克服海水对设备装置的腐蚀和生物附着等问题，人们采用了许多新材料、新技术，不断扩大海水的利用范围。随着世界淡水危机的加剧，海水直接利用的规模正在不断扩大，尤其是新型防腐涂料的大批出现，防腐技术的迅速提高，防海生物附着的方法和措施日臻完善，大大推动了海水直接利用的进展。