За цим методом до води додають великі дози хлору, наприклад, 10—20 мг/л, унаслідок чого надійного бактерицидного ефекту досягають уже під час 15-хвилинної експозиції. За допомогою перехлорування протягом 30—60 хв достатньо надійно знезаражуються навіть мутні води. Від дії великих доз хлору гинуть навіть такі стійкі до хлору збудники, як рикетсії Бернета, цисти дизентерійної амеби, туберкульозні бактерії та віруси. Але навіть такі дози хлору не можуть надійно знезаражувати воду від спор сибірки та яєць гельмінтів. Після знезаражування перехлоруванням у воді лишається надмір хлору. Процес звільнення води від нього має назву дехлорування. Воду дехлорують фільтруванням через шар активованого вугілля або шляхом додавання до неї гіпосульфіту натрію (Na2S203 * 5Н20) в кількості 3,5 мг на 1 мг залишкового хлору. Перехлорування води застосовують переважно в експедиціях і військових умовах.