Η αντίστροφη όσμωση αφαιρεί ρύπους από ή τροφοδοτεί το νερό, το αφιλτράριστο νερό, όταν η πίεση το πιέζει μέσα από μια ημιπερατή μεμβράνη. Για την παροχή καθαρού πόσιμου νερού, το νερό πηγαίνει από την πιο συγκεντρωμένη πλευρά της μεμβράνης RO προς τη μικρότερη πλευρά. Το γλυκό νερό που παράγεται ονομάζεται διαπερατό καθαρό νερό. Το συμπυκνωμένο νερό που περισσεύει ονομάζεται λύματα ή άλμη.

Μια ημιπερατή μεμβράνη έχει μικρούς πόρους που θα μπορούσαν να μπλοκάρουν τους ρύπους αλλά να επιτρέπουν στα μόρια να ρέουν μέσα. Στην όσμωση, το νερό γίνεται πιο συμπυκνωμένο καθώς περνά μέσα από τη μεμβράνη για να επιτευχθεί ισορροπία και στις δύο πλευρές. Η αντίστροφη όσμωση εμποδίζει τους ρύπους να εισέλθουν στη λιγότερο συγκεντρωμένη πλευρά της μεμβράνης. Για παράδειγμα, όταν ασκείται πίεση στο αλμυρό νερό κατά τη διάρκεια της αντίστροφης όσμωσης, το αλάτι μένει πίσω και ρέει μόνο καθαρό νερό.