三氯化铁的絮凝效果在净水处理上的效果也非常好，可以用来处理各类的工业废水和生活污水。并且三氯化铁的具有较强的氧化性，因此在水处理中多用于污水的脱色处理，以及去除污水中的COD、氮磷等有机污染物。三氯化铁在脱色的效果上达到98%左右，并且三氯化铁还可以进行除油、除重金属物质等多种效果，在水处理中是良好的絮凝剂。
三氯化铁时一种极易溶于水的产品，在溶解到水中时会和水产生水解反应，三氯化铁水解产生的铁离子和水中含有的氢氧根离子结合形成三氯化铁胶体。三氯化铁水解产生的氢氧化铁胶体就是水处理上主要的作用物质。在水处理时，通过氢氧化铁胶体的扫集过程，与水中的其他悬浮物结合发生沉淀，达到净水的效果。而且氢氧化铁对雨污水中的硫化物具有非常好的去除效果。
一般通过三氯化铁进行初步处理的污水无法达到排放的要求，因此需要进一步的处理。尤其在一些含有有机物较多的污水中，三氯化铁具有的强氧化性可以将污水中的无机物进行氧化，然后生成胶体物质，通过三氯化铁的初步处理，然后生成沉淀，从而达到较好的净水效果，这个时候的污水就可以达到排放的标准。