La ósmosis inversa elimina los contaminantes del agua de alimentación o del agua sin filtrar, cuando la presión la fuerza a través de una membrana semipermeable. Para proporcionar agua potable limpia, el agua va desde el lado más concentrado de la membrana de RO hacia el lado menos concentrado. El agua dulce producida se llama agua pura permeada. El agua concentrada que queda se llama agua residual o salmuera.

Una membrana semipermeable tiene poros pequeños que podrían bloquear los contaminantes pero permitir que las moléculas fluyan a través de ella. En la ósmosis, el agua se vuelve más concentrada a medida que atraviesa la membrana para obtener el equilibrio en ambos lados. La ósmosis inversa impide que los contaminantes entren al lado menos concentrado de la membrana. Por ejemplo, cuando se aplica presión al agua salada durante la ósmosis inversa, la sal queda atrás y solo fluye agua limpia.