Osmóza je v prírode bežný jav. Ak sa napríklad uhorka vloží do slanej vody, stratí vodu a scvrkne sa. Proces vstupu molekúl vody z uhorky do roztoku slanej vody je osmóza. Ak je bazén vody rozdelený na dve časti membránou, cez ktorú môžu prechádzať iba molekuly vody, a čistá voda a slaná voda sa nalejú na každú stranu membrány do rovnakej výšky, po určitom čase hladina čistej vody klesne, zatiaľ čo hladina slanej vody sa zvýši. Tento jav migrácie molekúl vody cez membránu do slanej vody sa nazýva osmóza. Nárast hladiny slanej vody nie je nekonečný; dosiahne rovnovážny bod v určitej výške. Tlak reprezentovaný rozdielom hladín kvapaliny cez membránu v tomto bode sa nazýva osmotický tlak. Veľkosť osmotického tlaku priamo súvisí s koncentráciou slanej vody.
Keď vyššie uvedené zariadenie dosiahne rovnováhu, ak na povrch strany so slanou vodou pôsobí určitý tlak, molekuly vody budú migrovať zo strany slanej vody na stranu čistej vody. Tento jav tekutých molekúl migrujúcich zo zriedeného roztoku do koncentrovaného roztoku pod tlakom sa nazýva reverzná osmóza. Ak sa na jeden koniec vyššie uvedeného zariadenia pridá soľanka- a na tento koniec sa aplikuje tlak presahujúci osmotický tlak soľanky, môžeme získať čistú vodu na druhom konci. Toto je princíp čistenia vody reverznou osmózou. V systémoch reverznej osmózy produkujúcich čistú vodu existujú dva kľúčové faktory: selektívna membrána, nazývaná semi-priepustná membrána, a určitý tlak.
Jednoducho povedané, polopriepustná membrána reverznej osmózy-má množstvo pórov, ktorých veľkosť je porovnateľná s veľkosťou molekúl vody. Keďže baktérie, vírusy, väčšina organických znečisťujúcich látok a hydratované ióny sú oveľa väčšie ako molekuly vody, nemôžu prejsť cez polopriepustnú membránu reverznej osmózy a sú oddelené od vody, ktorá nimi prechádza. Spomedzi mnohých nečistôt vo vode je najťažšie odstrániť rozpustené soli. Preto je účinok reverznej osmózy na čistenie vody často určený rýchlosťou odsoľovania. Rýchlosť odsoľovania reverznej osmózy závisí hlavne od selektivity polopriepustnej membrány reverznej osmózy. Vysoko-selektívne membránové prvky reverznej osmózy môžu dosiahnuť mieru odsoľovania až 99,7 %.
