(van Beringen tot Diest) is toe aan de laatste fase.
Het water van de Winterbeek was jarenlang verontreinigd door de lozingen van vooral Tessenderlo Chemie nv. Dat lozingswater bevatte vooral zouten (vooral calciumchloriden), maar ook de zware metalen cadmium en radium. Deze verontreinigingen hebben zich afgezet in de waterloop waardoor het slib verontreinigd raakte. Door overstromingen en slibruimingen, waarbij het slib op de oever werd achtergelaten, heeft de verontreiniging zich in de omgeving van de waterloop verspreid. Naast het slib zijn daardoor ook de oevers en het overstromingsgebied verontreinigd.
Sinds 2014 is de sanering van de Winterbeek haalbaar geworden omdat de lozing van zouten in de Winterbeek tot een tiende van het vroegere niveau is teruggebracht, zoals werd opgelegd in de vernieuwde milieuvergunning van Tessenderlo Chemie nv. De lozing van de zware metalen cadmium en radium werd 25 jaar geleden al stopgezet. De Winterbeek doorkruist vooral natuurgebied, in mindere mate landbouwgebied en één keer woongebied: de dorpskern van Molenstede. Door hun groot ecologisch belang zijn grote delen aangeduid als Europese Speciale Beschermingszone en zijn grote delen opgenomen in het Vlaams Ecologisch Netwerk.
Om tot een sanering van de Winterbeek te komen, sloten Tessenderlo Group nv en de Vlaamse overheid een akkoord. In deze samenwerkingsovereenkomst staat dat de
VMM en OVAM instaan voor het ruimen van de waterloop en de sanering van de oevers en overstromingsgebieden van de Winterbeek en dat Tessenderlo Group instaat voor de saneringsberging van het verontreinigd materiaal.
De saneringswerken worden uitgevoerd sinds 2017. Hierbij worden de waterbodem en de onderliggende vaste bodem verwijderd over het volledige traject. De oevers worden, waar technisch en ecologisch mogelijk, ontgraven tot aan de risicogrenswaarde. In de diepte beperken we het graven tot het grondwaterniveau. Ter hoogte van kwetsbare natuurgebieden wordt de ontgravingsbreedte beperkt tot de breedte van de bestaande oeverwallen. In landbouwgronden en woonzones wordt gegraven tot aan de risicogrenswaarde. Ter hoogte van woonzones en landbouwgronden worden de ontgraven zones weer aangevuld en hersteld tot het huidige niveau.
De sanering is nu toe aan zijn laatste fase. Het vierde en laatste deelgebied omvat traject van de Winterbeek tot monding in de Demer, inclusief het natuurgebied van de Kloosterbeemden. De Kloosterbeemden is een van nature zeer nat gebied dat door overstroming met verontreinigd water en slib ook is verontreinigd en dus moet gesaneerd worden. Einde 2023 moet de hele sanering achter de rug zijn.