Climate change has affected the global hydraulic cycle and thus aggravate the regional freshwater accessibility. Seawater desalination technologies typified by reverse osmosis (RO), are widely recognized as a promising solution for water shortage and already utilized worldwide. Although desalinated water cost reflects the site-specific characteristics such as plant location, energy cost and political issues, mostly more expensive than conventionally-treated water. The operation and maintenance (O&M) costs hold up to 65% of the total expense of RO desalination plant indicates that development of O&M technologies can help to improve the feasibility. To do so, K-water, who is preparing the 100,000 m3/d SWRO desalination project in Korea as well as conducting the national R&D project to construct and operate the 1,000 m3/d pilot plant in UAE, has been developing the operation optimization program. The program includes the following functions; suggestion of the optimal operation conditions such as coagulant dosing rate, saturator pressure, and recycling ratio of dissolved air flotation process according to the influent water quality, determination of the optimal cleaning-in-place (CIP) timing for ultrafiltration process by data-based transmembrane pressure prediction, optimization of CIP and membrane replacement timing of RO process by data and model based approach, and energy monitoring/mapping of total plant. By utilizing these techniques, improvement of efficiency and stability of the desalination plant is expected; subsequently, it would be possible to keep the annual energy consumption increase rate and O&M cost less than 5%.