废水中的重金属是各种常用方法不能分解破坏的，而只能转移它们的存在位置和转变它们的物理和化学形态。例如，经化学沉淀处理后，废水中的重金属从溶解的离子状态转变成难溶性化合物而沉淀下来，从水中转移到污泥中；经离子交换处理后，废水中的金属离子转移到离子交换树脂上；经再生后又从离子交换树脂上转移到再生废液中。总之，重金属废水经处理后形成两种产物，一是基本上脱除了重金属的处理水，一是重金属的浓缩产物。重金属浓度低于排放标准的处理水可以排放；如果符合生产工艺用水要求，要回用。浓缩产物中的重金属大都有使用价值，应尽量回收利用；没有回收价值的，要加以无害化处理。
重金属废水处理方法可分为两类：一是使废水中呈溶解状态的重金属转变成不溶的重金属化合物或元素，经沉淀和上浮从废水中去除，可应用中和沉淀法、硫化物沉淀法、上浮分离法、离子浮选法、电解沉淀或电解上浮法、隔膜电解法等；二是将废水中的重金属在不改变其化学形态的条件下进行浓缩和分离，可应用反渗透法、电渗析法、蒸发法、离子交换法等。第壹类方法特别是中和沉淀法、硫化物沉淀法和电解沉淀法应用较广。从重金属废水回用的角度看，第二类方法比第壹类优越，因为用第二类方法处理，重金属是以原状浓缩，不添加任何化学Y剂，可直接回用于生产过程。而用第壹类方法，重金属要借助于多次使用的化学Y剂，经过多次的化学形态的转化才能回收利用。一些重金属废水如电镀漂洗水用第二类方法回收，也容易实现闭路循环。但是第二类方法受到经济和技术上的一些限制，还不适于处理大流量的工业废水如矿冶废水。这类废水仍以化学沉淀为主要处理方法，并沿着有利于回收重金属的方向改进。
重金属废水的治理，必须采用综合措施。首先，从根本上是改革生产工艺，不用或少用毒性大的重金属；其次是在使用重金属的生产过程中采用合理的工艺流程和完善的生产设备，实行科学的生产管理和运行操作，减少重金属的耗用量和随废水的流失量；在此基础上对数量少、浓度低的废水进行有效的处理。重金属废水应当在产生地点就地处理，不同其他废水混合，以免使处理复杂化。更不应当不经处理直接排入城市下水道，同城市污水混合进入污水处理厂。如果用含有重金属的污泥和废水作为肥料和灌溉农田，会使土壤受污染，造成重金属在农作物中积蓄。在农作物中富集系数较高的重金属是镉、镍和锌，而在水生生物中富集系数较高的重金属是汞、锌等。