Воду можно простерилизовать или продезинфицировать, значительно повысив ее температуру и выдержав при этой температуре определенное время. При этом гибель бактерий будет зависеть от температуры, времени выдерживания, а также вида бактерий или вирусов, против которых направлена обработка воды. Сходные процессы — пастеризация молока и тепловая обработка консервов. Например, молоко можно пастеризовать при 60°С в течение 30 мин или при 71,1°С в течение 15 с. Тепловая обработка — наиболее эффективный и очень удобный способ дезинфекции, поскольку эффективность обработки в данном случае зависит от температуры и времени выдерживания.
Самым большим недостатком метода тепловой обработки воды является его стоимость. Поскольку удельная теплоемкость воды высока, для повышения температуры требуются значительные энергетические затраты. Кроме того, после дезинфекции этим методом воду перед подачей в выростные емкости необходимо охлаждать, чтобы культивируемые организмы не пострадали. Хотя в основном охлаждение воды происходит в теплообменниках, для полного охлаждения используют механические холодильники или какие-либо другие источники охлаждения, что также требует энергетических затрат.