Num artigo publicado em 1894, foi formalmente proposto acrescentar cloro à água para a tornar “livre de germes”. Duas outras autoridades apoiaram esta proposta e publicaram-na em muitos outros documentos em 1895. As primeiras tentativas de implementar a cloração da água numa estação de tratamento de água foram feitas em 1893 em Hamburgo, Alemanha. Em 1897, a cidade de Maidstone, Inglaterra, foi a primeira a ter todo o seu abastecimento de água tratado com cloro.
A cloração permanente da água começou em 1905, quando um filtro de areia lento defeituoso e um abastecimento de água contaminado causaram uma grave epidemia de febre tifóide em Lincoln, Inglaterra. Alexander Cruickshank Houston utilizou a cloração da água para travar a epidemia. A sua instalação alimentou uma solução concentrada do chamado cloreto de cal para a água a ser tratada. Isto não era simplesmente cloreto de cálcio moderno, mas continha gás cloro dissolvido em água calcária (hidróxido de cálcio diluído) para formar hipoclorito de cálcio (cal clorada). A cloração do abastecimento de água ajudou a parar a epidemia e, como precaução, a cloração continuou até 1911, quando um novo abastecimento de água foi encomendado.
O primeiro uso contínuo de cloro nos Estados Unidos para desinfecção teve lugar em 1908 no reservatório de Boonton (no rio Rockaway), que serviu de abastecimento para a cidade de Jersey, Nova Jersey. A cloração foi conseguida através da adição controlada de soluções diluídas de cloreto de cal (hipoclorito de cálcio) em doses de 0,2 a 0,35 ppm. O processo de tratamento foi concebido por John L. Leal, e a fábrica de cloração foi concebida por George Warren Fuller. Durante os anos seguintes, a desinfecção com cloreto de cal (hipoclorito de cálcio) foi rapidamente instalada em sistemas de água potável em todo o mundo.
A técnica de purificação da água potável através da utilização de gás cloro liquefeito comprimido foi desenvolvida por um oficial britânico do Serviço Médico da Índia, Vincent B. Nesfield, em 1903. De acordo com o seu próprio relato, “Ocorreu-me que o gás cloro pode ser considerado satisfatório … se for possível encontrar meios adequados para o utilizar…. A questão importante seguinte era como tornar o gás portátil. Isto poderia ser conseguido de duas maneiras: Liquefazendo-o, e armazenando-o em recipientes de ferro revestidos de chumbo, tendo um jacto com um canal capilar muito fino, e equipado com uma torneira ou uma tampa de rosca. A torneira é ligada, e o cilindro é colocado na quantidade de água necessária. O cloro borbulha para fora, e em dez a quinze minutos a água é absolutamente segura. Este método seria útil em grande escala, como para os carrinhos de água de serviço”
Major Carl Rogers Darnall, Professor de Química na Faculdade de Medicina do Exército, fez a primeira demonstração prática disto em 1910. Este trabalho tornou-se a base para os sistemas actuais de purificação de água municipal. Pouco depois da demonstração de Darnall, o Major William J. L. Lyster, do Departamento Médico do Exército, utilizou uma solução de hipoclorito de cálcio num saco de linho para tratar a água.
Durante muitas décadas, o método Lyster permaneceu o padrão das forças terrestres dos EUA no campo e nos campos, implementado sob a forma do familiar Lyster Bag (também soletrado Lister Bag). A tela “saco, água, esterilização” era um componente comum das cozinhas de campo, emitido um por cada 100 pessoas, de uma capacidade padrão de 36 galões, pendurados num tripé muitas vezes improvisado no campo. Em uso desde a Primeira Guerra Mundial até à Guerra do Vietname, foi substituído por sistemas de osmose inversa que produzem água potável através de pressão que estica a água local através de filtros de nível microscópico: a Unidade de Purificação de Água por Osmose Inversa (1980) e o Sistema Táctico de Purificação de Água (2007) para produção em grande escala, e a Unidade de Purificação de Água Ligeira para necessidades de menor escala que inclui tecnologia de ultrafiltração para produzir água potável a partir de qualquer fonte e utiliza ciclos de retrolavagem automatizados a cada 15 minutos para simplificar as operações de limpeza.
Gás cloro foi inicialmente utilizado numa base contínua para desinfectar o abastecimento de água na fábrica de filtros Belmont, Filadélfia, Pensilvânia, utilizando uma máquina inventada por Charles Frederick Wallace que lhe chamou o Clorador. Foi fabricado pela empresa Wallace & Tiernan, com início em 1913. Em 1941, a desinfecção da água potável dos EUA por gás cloro tinha substituído em grande parte o uso de cloreto de cal.