A osmose reversa remove contaminantes ou alimenta a água, água não filtrada, quando a pressão a força através de uma membrana semipermeável. Para fornecer água potável limpa, a água vai do lado mais concentrado da membrana RO para o lado menos. A água doce produzida é chamada de água pura permeada. A água concentrada que sobra é chamada de água residual ou salmoura.

Uma membrana semipermeável possui pequenos poros que podem bloquear contaminantes, mas permitem a passagem de moléculas. Na osmose, a água fica mais concentrada à medida que passa pela membrana para obter equilíbrio em ambos os lados. A osmose reversa impede que contaminantes entrem no lado menos concentrado da membrana. Por exemplo, quando a pressão é aplicada à água salgada durante a osmose reversa, o sal é deixado para trás e apenas água limpa flui.