放射性废水由于其他化学性质、放射性核素组成、比放射性强度的不同，处理方法也不相同，常见的方法包括稀释倍数法、放置衰减法、反渗透浓缩低放射性法、蒸发法、超滤法、混凝沉淀法、离子交换法、固化法、生物处理法等。
（1）化学处理法
在大多数核子研究和生产设施中都使用化学沉淀方法处理中低水平放射性废水。这是因为废水中放射性核素的氢氧化物、碳酸盐、磷酸盐等化合物大都是不溶性的，因而能在化学处理中被除去，至少被部分地除去，而在化学絮凝剂或载体投量较大形成大量絮凝沉淀时，其去除率更高。
化学处理的目的，是使废水中的放射性核素转移并浓集到小体积的污泥中去，而使大体积的废水残余很少的放射性，从而能够达到排放标准而安全地排于环境。
（2）离子交换法
许多放射性核素在水中呈离子状态，特别是经过化学沉淀处理后的放射性废水，由于除去了悬浮的和胶体的放射性核素，致使剩下的几乎全是呈离子状态的核素，其中大多数是阳离子，另有少数是阴离子，例如碘常以碘根或碘酸根离子存在，磷以磷酸根离子存在。碲、铝、氟等放射性同位素在溶液中也往往以阴离子形态存在。因此，用离子交换法处理放射性废水，尤其是经化学沉淀处理后的放射性废水，以及含盐量少和浊度很小的放射性废水，如反应推冷却水、核燃料冷却池水等，往往能获得很高的净化效率。
（3）蒸发浓缩法
废水中的大多数放射性核素是不挥发性的，因此用蒸发浓缩法处理废水，能够使其得到有效的净化和浓缩。其简单的工作原理是：将废水送入蒸发器加热段的加热管中，同时将工作蒸汽通入加热管的外侧空间，通过管壁的热传导将废水加热沸腾，于是废水中的水分被逐渐蒸发形成水蒸气，随后经冷却使凝结成水。而废水中的放射性核素，特别是不挥发性的放射性核素，大都被保留在残余液中，因此这种冷凝水所含的放射性往往比原来的废水低得多。在其放射性低于最大允许浓度时便可直接排于环境中，而在其放射性大于最大允许浓度时往往附加离子交换法处理，达到排放标准后再行排放。蒸发残液体积大大缩小，而放射性浓度和固体浓度却大为增加，因此称为浓缩液。
