次いで熱交換器による冷却を行い、紫外線やオゾンにより、微量の有機物を酸化分解する。ここでは低分子の有機酸や炭酸水素イオンが生成するため、比抵抗率は一時的に低下する。
ちなみに熱交換器は構造上汚染源となり易いため前段に置かれるが、必然的に温度コントロールの難易度は増す。
最後に中空糸膜の限外ろ過膜を通し、紫外線で低分子化しきれなかった有機物や微粒子・生菌を捕捉する。逆浸透膜を使用しないのは、必要な圧力を与えるための高性能ポンプが汚染源となるためである。実際、冷却用熱交換器への送水ポンプ圧だけで最後まで送水できるよう、プラントは設計されなければならない。
使用目的によっては、ごく微量残存する溶存酸素や、窒素脱酸素後の溶存窒素も除去する必要がある。この場合、水素で曝気した後パラジウム触媒を介したり、逆浸透膜を利用した脱気膜が用いられるが、概して溶存気体の除去は困難である。
こうして製造された超純水は、TOC計や微粒子計などの監視装置へ一部を分岐させ、圧力調節用の自動弁や用途に応じた最終処理工程を経て、使用場所（「ユースポイント」と呼ばれる）へ送られる。
最終処理では使用目的を満たすために支障のない高純度の物質を敢えて加える場合もある。例えば、低い電気伝導率のために内部で静電気が生じ、洗浄対象である半導体の絶縁部分を破壊するなどの悪影響を防ぐため、高純度の二酸化炭素を溶解させて導電率を上げる対策が採られる。
この場合、当然純粋な水ではなくなるが、あくまでも要求水準を満たしていることが超純水の条件である。なお、高純度物質の添加で有用な性質を積極的に付与する場合は機能水に該当する。
送水.
製造された超純水は空気に触れさせたり、配管やタンクなどの中で停止・貯蔵させる事ができない。
空気に触れれば容易に二酸化炭素が、さらには窒素や酸素もヘンリーの法則に従って溶け込んで来る。また、流れが止まると配管壁から常に溶け出している不純物濃度が局所的に高くなり、時間とともにこれを資化する微生物が増殖し、水質に致命的なダメージを与えてしまう。
よって、高純度を求められないものを除き、超純水はループ状の配管を常に流し続けることとし、ユースポイントを使用されずに通過した超純水は二次純水と呼んでそのままタンクなどに戻し、再びユースポイントへ行くことがないようにする必要がある。