Balai Teknologi Air Minum diresmikan pada tanggal 28 Mei 1990 dengan nama Pusat Latihan Air Bersih dan Penyehatan Lingkungan Permukiman. Balai Teknologi Air Minum dibangun dengan dana program bantuan hibah melalui Kerja Sama Teknis Pemerintah Jepang (JTA-150), dengan tujuan untuk peningkatan kompetensi pegawai dalam merencanakan, merancang, membangun, mengoperasikan, dan memelihara fasilitas air minum dan sanitasi.

Pada awal beroperasinya Balai Teknologi Air Minum berada dibawah Direktorat Jenderal Cipta Karya, namun karena perubahan struktur organisasi di Kementerian Pekerjaan Umum dan Perumahan Rakyat, Balai Teknologi Air Minum berpindah dibawah naungan Pusat Pendidikan dan Pelatihan, Sekretariat Jenderal Kementerian Pekerjaan Umum dan Perumahan Rakyat. Pada tahun 2010 terdapat perubahan struktur organisasi dan perubahan nomenklatur menjadi Balai Teknik Air Minum dan Sanitasi Wilayah I dengan daerah cakupan layanan wilayah Indonesia bagian barat. Kemudian, dengan terbitnya Peraturan Menteri Pekerjaan Umum dan Perumahan Rakyat Nomor 20/PRT/M/2016, tugas Balai Teknik Air Minum hanya pada bidang air minum dengan cakupan layanan yang lebih luas, yaitu seluruh wilayah Indonesia.

Kemudian pada tahun 2020, terdapat perubahan nomenklatur serta tugas dan fungsi Balai Teknologi Air Minum sebagaimana ditetapkan dalam Peraturan Menteri PUPR Nomor 16 Tahun 2020 tentang Struktur Organisasi dan Tata Kerja Unit Pelaksana Teknis Kementerian PUPR.