Odwrócona osmoza usuwa zanieczyszczenia z wody zasilającej, niefiltrowanej, gdy ciśnienie przepycha ją przez półprzepuszczalną membranę. Aby zapewnić czystą wodę pitną, woda przepływa z bardziej stężonej strony membrany RO na stronę mniejszą. Wytworzona świeża woda nazywana jest czystą wodą przenikniętą. Pozostała stężona woda nazywana jest ściekami lub solanką.

Półprzepuszczalna membrana ma małe pory, które mogą blokować zanieczyszczenia, ale umożliwiają przepływ cząsteczek. Podczas osmozy woda staje się bardziej stężona, gdy przechodzi przez membranę, aby uzyskać równowagę po obu stronach. Odwrócona osmoza blokuje przedostawanie się zanieczyszczeń po mniej stężonej stronie membrany. Na przykład, gdy do słonej wody zostanie przyłożone ciśnienie podczas odwróconej osmozy, sól pozostanie i przepływa tylko czysta woda.