Nguồn nước được lấy từ sông Chu cách nhà máy khoảng 7km, nhờ trạm bơm cấp I đưa về nhà máy xử lý nước sạch tại Hàm Rồng. Phèn được châm trực tiếp tại ống dẫn nước chính trước khi được đưa lên bể trộn. Trong bể trộn có các vách bê tông để làm tăng khả ngăng hòa tan phèn trong nước, nước được chảy theo hình dích dắc từ dưới lên trên rồi từ trên xuống tạo ra dòng chảy cuộn nhằm tăng quá trình khuấy trộn. Tại đây, nước sau khi đã được trộn đều hóa chất (phèn) nó sẽ được đưa sang bể phản ứng. Trong giai đoạn này xảy ra quá trình phản ứng và tạo thành kết tủa (quá trình tạo bông) những bông cặn có khối lượng lớn sẽ lắng xuống đáy bể và được xả ra mương dẫn bùn đến hồ chứa bùn khi ta rửa bể. Nước sau khi được tách sơ bộ bùn và tạp chất tiếp tục chảy qua hệ thống bể lắng Lamen, các tấm Lamen này được làm từ Inox vì để chống sự ăn mòn và có độ trơn trượt cao, các lớp Lamen được xếp nghiêng 60o có tác dụng tăng thời gian lưu và tăng tốc độ lắng cho nước. Khi qua bể lắng này nước đi từ dưới lên xuyên qua các tấm Lamen, lúc đó các bông cặn được hình thành và lớn dần sẽ di chuyển từ trên xuống đáy bể theo hướng nghiêng của Lamen. Đến cuối bể có máng thu nước. Máng thu được đặt ở phần trên gần mặt nước, từ mặt nước xuống đáy máng thu khoảng 15 - 20cm. nhiệm vụ của máng thu là thu phần nước trong và đưa ra mương thu nước chung để đưa sang bể lọc. Kết thúc quá trình làm trong và sạch nước, sau đó nước được cho sang bể chứa nước thành phẩm (bể chứa nước sạch) tại đây có hệ thống mắt thần cảm ứng tự động và clo được định lượng với tiêu chuẩn cho phép. Tại đây nước bơm lên đài điều hòa bằng hệ thống trạm bơm cấp 2 (gồm hai bơm cao tần có công suất Q=560m3/h, H=34m, áp suất 16bar. Hai bơm nhỏ có Q=140m3/h và H=30m) ngoài ra trong hệt thống trạm bơm cấp 2 còn có 2 bơm rửa lọc và một máy thổi khí để rửa lọc. Tất cả các bể từ bể hòa trộn đến đài điều hòa đều được xây nổi duy nhất bể chứa nước sạch được xây chìm tuy nhiên không phải là chìm hoàn toàn. Chất lượng nước đầu ra được công ty lấy theo quy chuẩn của bộ y tế QCVN 01:2009/BYT. Đây là quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước ăn uống phù hợp để người dân sử dụng vào mục đích ăn uống sinh hoạt.