Los procesos de desalinización y purificación de agua sostenibles requieren nuevas vías prácticas para mejorar su eficiencia. Con este fin, la inclusión de materiales bidimensionales en la estructura de las membranas ha demostrado tener un impacto significativo en diversas aplicaciones. En particular, en procesos como la destilación por membrana y la cristalización, estos materiales, gracias a sus características, ayudan a aumentar la recuperación de agua limpia y, al mismo tiempo, a mejorar la calidad y la producción de las sales recuperadas. Por lo tanto, un aspecto fundamental para obtener materiales 2D con ciertas características es la técnica utilizada para su preparación. Esta revisión proporciona una amplia discusión sobre la preparación y las propiedades de los materiales 2D, incluyendo ejemplos de estructuras orgánicas (como el grafeno y estructuras que contienen metales de transición y metales orgánicos). Finalmente, se esbozan los desafíos críticos, las direcciones futuras de investigación y las oportunidades para desarrollar membranas avanzadas basadas en materiales 2D.