中水灌溉可以为植被提供生长发育所需要的水分和养分。在水资源比较短缺的干旱半干旱地区，可以部分解决城市和农业灌溉用水不足的问题。西欧、北美是世界上污水再生利用较早的地区。如美国加利福尼亚州，2009年中水回用量是8.94亿立方米，比1970年增加了3倍，其中37%的回用中水用于灌溉。2007年伊拉克有32.7%的灌溉用水来源于中水。中国早期污水灌溉大多是使用未处理或处理后未达标的污水，19世纪80年代之后，随着中水概念的提出、污水处理技术的发展，达到一定水质标准的中水逐步替代污水进行城市绿地和农业灌溉。2008年中国中水回用量是16.6亿立方米，占污水处理总量的8%，其中28.9%用于农业灌溉。北京是中国中水回用较早的城市之一，2012年中水供水量为7.5亿立方米，是北京市第二大供水源。但在北京只有25%的城市绿地面积使用中水灌溉，可见中水灌溉仍有很大的利用空间。

中水灌溉时可以利用土壤、作物对污水的净化过滤功能，减少污染物（例如有机物和氮、磷元素等）等向水环境中的排放，能够显著改善土壤质量，例如提高土壤有机质、全氮、速效氮、速效磷的含量，以及增加土壤微生物数量，提高土壤酶活性等，从而减少化肥的使用量。由于经济、技术等原因，中水中仍然含有较高的盐分、多种痕量毒性物质（重金属、有机污染物等）及致病微生物等，这些物质随着灌溉进入土壤-植被系统中，有可能对土壤、植物及生态系统产生危害，污染地下水，进而危害人体健康。为保障中水安全利用，减小中水灌溉的风险，使用含盐量、含氮量较高的中水灌溉时，需要调整种植措施及适当改良土壤，降低土壤盐渍化、营养失衡，以及地下水盐化和硝态氮污染的风险，并通过场地管理（如设置缓冲区）、径流控制管理及作物收获管理等措施，有效避免病原菌传播风险。