氧化劑如高錳酸鉀、二氧化氯（C10/2）和臭氧（0/3）廣泛用於有機汙染含水層的淨化作用。利用表麵活性劑，增加疏水性有機物的溶解度及生物可利用性，實現修複汙染地下水的目的。利用含水層中的黏土，通過注入季銨鹽陽離子表麵活性劑，使其形成有機黏土礦物，吸附或固定有機汙染物，防止地下水的進一步汙染。在利用化學技術修複汙染地下水和含水層的過程中，重要的是防止二次汙染，尤其是技術實施之前的環境影響評價與分析是十分重要的。
生物淨化技術
生物淨化技術是在適宜的環境條件下，微生物通過降解有機汙染物獲得自身生長繁殖所必需的碳源和能源的同時，將有毒大分子有機物分解成為無毒的小分子物質，最終礦化成為C0/2和H/20。微生物治理技術因效果好、投資省、不產生二次汙染、汙染物淨化徹底而受到人們的廣泛關注。
生物淨化技術現場實施的基本程序在於：在掌握地下水汙染帶的分布特征、汙染物質的性質、汙染程度和汙染範圍的基礎上，針對要淨化的汙染物，可利用生物淨化井人工注入專門培養、馴化的細菌；也可通過地下曝氣和通入氧氣提高汙染帶中的溶解氧含量，促進微生物的生長繁殖，強化生物活性，加快微生物對汙染物的降解與轉化。需要注意的是，在投放菌種之前，要確保掌握治理區的環境條件、地質和水文地質條件、地下水動態及水體的物理和化學性質，以利用微生物的有效性和可靠性。
生物技術是治理大麵積汙染的一種有價值的技術方法。生物治理技術的優勢在於可用於處理烴類和一定有機物質，尤其是水溶性汙染物和其他方法難以去除的汙染物；由於不產生廢物和汙染物的完全降解，具環境友好性；利用土著微生物種落，不引入具有潛在危害的生物種群；迅速、安全和經濟；對於有機汙染地下水的短期治理尤為有效。其局限性在於重金屬和某些有機物所抑製；細菌能夠阻塞土壤，降低物質循環；營養物的加入可能影響附近地麵水體的水質；殘留物可能引起嗅、味問題；維修和人力要求可能很高，尤其是那些長期運行的治理係統；對於阻礙營養物正常循環的低滲透性含水層，係統難以正常工作；難以預測長期效應。由此，在確定應用生物技術治理汙染地下水之前，對治理場地信息進行收集與深入分析，對有利或不利環境條件全麵評價，采取有效措施克服不利因素，以確保治理技術的有效實施，治理係統的正常運行。
反應牆技術
反應牆是人工構築的一座具有還原性的地下填充牆。在地下水治理中，垂直地下水流向設置反應牆。當地下水流通過反應牆時，反應牆與汙染水流中的有機汙染物發生化學與生物反應達到降解有機物的目的。在現場應用時，可采用牆體下遊抽水或注入來控製地下水通過牆體的流速，使地下水中有機汙染物通過牆體時反應充分，達到治理地下水的目的。另外，在原位反應牆法中，為了使地下水能優先通過反應牆，牆體的滲透性應大於周圍地質體。
目前，反應牆的充填介質多為鐵屑。考慮到施工的難度，多以治理埋深較淺，滲透性較好的受鹵代烴汙染的含水層中地下水為主。由於工程費用較高，世界上已建成的46座地下水汙染治理的反應牆主要分布在美國、加拿大和歐洲等發達國家。
抽出--處理技術
從含水層直接抽出被汙染的地下水，經過處理後排向地麵水體或再補給地下水。這樣長期的抽水過程可以促使被汙染含水層水體的淨化。該方法適用於大麵積汙染的含水層，投資相對較小，是目前世界各國廣泛采用的行之有效的方法。
首先抽取被汙染的地下水，經過地麵處理，水中汙染物的濃度降低到一定標準，重新注入含水層內，在條件許可情況下也可排放到附近的地表水體中。然而最簡便和經濟的方式，是將抽出的被汙染地下水在適當地段用於農田灌溉。由於土壤是一個天然的過濾器，利用被汙染的地下水進行灌溉，不僅可以使農業增產，還因土壤對汙染物的吸附淨化而達到最經濟處理被汙染地下水的目的。前提是充分評價土壤的自淨能力、汙染水體內有害物質濃度、灌溉方式和灌溉製度等，以防土壤汙染和作物品質降低。
在采用抽出一處理技術治理汙染地下水過程中，場地水文地質條件，地下水現狀功能與利用狀況，汙染物性質參數、數據的解譯，對於保證治理係統最大限度發揮效益是至關重要的。