La escasez de agua dulce ha sido reconocida como uno de los principales desafíos que las personas deben superar en el siglo XXI. La adopción de un proceso de destilación por membrana (DM) que sea respetuoso con el medio ambiente, rentable y eficiente en energía puede mitigar la contaminación causada por los desechos industriales y domésticos. La DM es un proceso impulsado térmicamente basado en el equilibrio vapor-líquido, en el cual el proceso de separación tiene lugar a través de una membrana hidrofóbica microporosa. El presente documento ofrece una revisión exhaustiva de la tecnología DM de vanguardia, abarcando las aplicaciones de DM en el tratamiento de aguas residuales. Además, se han presentado y discutido los importantes y sofisticados avances recientes en la tecnología DM desde las perspectivas de las características y preparación de las membranas, configuraciones de membranas, humectación de membranas, ensuciamiento y fuentes de calor renovables.