W pracy opublikowanej w 1894 roku formalnie zaproponowano dodawanie chloru do wody, aby uczynić ją „wolną od zarazków”. Dwa inne autorytety poparły tę propozycję i opublikowały ją w wielu innych pracach w 1895 roku. Wczesne próby zastosowania chlorowania wody w stacjach uzdatniania wody zostały podjęte w 1893 roku w Hamburgu, w Niemczech. W 1897 roku miasto Maidstone w Anglii było pierwszym miastem, w którym całe zaopatrzenie w wodę zostało uzdatnione chlorem.
Stałe chlorowanie wody rozpoczęło się w 1905 roku, kiedy wadliwy powolny filtr piaskowy i skażone zaopatrzenie w wodę spowodowały poważną epidemię tyfusu plamistego w Lincoln w Anglii. Alexander Cruickshank Houston zastosował chlorowanie wody, aby powstrzymać epidemię. Jego instalacja podawała do uzdatnianej wody stężony roztwór tzw. chlorku wapna. Nie był to po prostu nowoczesny chlorek wapnia, ale zawierał gazowy chlor rozpuszczony w wodzie wapiennej (rozcieńczony wodorotlenek wapnia), tworząc podchloryn wapnia (wapno chlorowane). Chlorowanie zaopatrzenia w wodę pomogło powstrzymać epidemię i jako środek ostrożności, chlorowanie było kontynuowane do 1911 roku, kiedy to uruchomiono nowe zaopatrzenie w wodę.
Pierwsze ciągłe użycie chloru w Stanach Zjednoczonych do dezynfekcji miało miejsce w 1908 r. w Boonton Reservoir (na rzece Rockaway), który służył jako źródło zaopatrzenia dla Jersey City, New Jersey. Chlorowanie zostało osiągnięte poprzez kontrolowane dodawanie rozcieńczonych roztworów chlorku wapnia (podchlorynu wapnia) w dawkach od 0,2 do 0,35 ppm. Pomysłodawcą procesu oczyszczania był John L. Leal, a zakład chlorowania zaprojektował George Warren Fuller. W ciągu następnych kilku lat dezynfekcja chlorem przy użyciu chlorku wapnia (podchlorynu wapnia) została szybko zainstalowana w systemach wody pitnej na całym świecie.
Technika oczyszczania wody pitnej przy użyciu sprężonego skroplonego chloru została opracowana przez brytyjskiego oficera Indyjskiej Służby Medycznej, Vincenta B. Nesfielda, w 1903 roku. Według jego własnej relacji, „Przyszło mi do głowy, że gazowy chlor może być zadowalający … jeśli można znaleźć odpowiednie środki do jego użycia…. Następnym ważnym pytaniem było, jak sprawić, by gaz był przenośny. Można to osiągnąć na dwa sposoby: Poprzez skroplenie go i przechowywanie w żelaznych naczyniach wyłożonych ołowiem, posiadających dyszę z bardzo cienkim kanałem kapilarnym i wyposażonych w kran lub zakrętkę. Kran jest odkręcony, a cylinder umieszczony w wymaganej ilości wody. Chlor bąbelkuje, a w ciągu dziesięciu do piętnastu minut woda jest całkowicie bezpieczna. Metoda ta byłaby do wykorzystania na dużą skalę, jak dla usług wozów wodnych.”
Major Carl Rogers Darnall, profesor chemii w Army Medical School, dał pierwszą praktyczną demonstrację tego w 1910 roku. Praca ta stała się podstawą dla dzisiejszych systemów oczyszczania wody miejskiej. Wkrótce po demonstracji Darnalla, major William J. L. Lyster z Departamentu Medycznego Armii użył roztworu podchlorynu wapnia w lnianym worku do oczyszczania wody.
Przez wiele dziesięcioleci metoda Lystera pozostawała standardem dla amerykańskich sił lądowych w terenie i w obozach, wdrażana w formie znanej torby Lister Bag (pisanej również jako Lister Bag). Płócienny „worek na wodę, sterylizujący” był powszechnym elementem kuchni polowych, wydawanym po jednym na 100 osób, o standardowej pojemności 36 galonów, który zawieszano na często poprawianym trójnogu w terenie. Używany od I wojny światowej do wojny w Wietnamie, został zastąpiony przez systemy odwróconej osmozy, które produkują wodę pitną poprzez ciśnieniowe filtrowanie lokalnej wody przez filtry na poziomie mikroskopijnym: urządzenie do oczyszczania wody metodą odwróconej osmozy (1980) i taktyczny system oczyszczania wody (2007) do produkcji na dużą skalę, oraz urządzenie Light Water Purifier do mniejszych potrzeb, które zawiera technologię ultrafiltracji do produkcji wody pitnej z dowolnego źródła i wykorzystuje zautomatyzowane cykle płukania wstecznego co 15 minut, aby uprościć operacje czyszczenia.
Gaz chlorowy został po raz pierwszy użyty do dezynfekcji wody w zakładzie filtracyjnym Belmont w Filadelfii w Pensylwanii przy użyciu maszyny wynalezionej przez Charlesa Fredericka Wallace’a, który nazwał ją Chlorinatorem. Została ona wyprodukowana przez firmę Wallace & Tiernan począwszy od 1913 roku. Do 1941 r. dezynfekcja wody pitnej w USA za pomocą chloru gazowego w dużej mierze zastąpiła stosowanie chlorku wapna.