รีเวิร์สออสโมซิสจะขจัดสิ่งปนเปื้อนออกจากหรือป้อนน้ำซึ่งเป็นน้ำที่ไม่ได้กรอง เมื่อแรงดันส่งผ่านเมมเบรนแบบกึ่งซึมผ่านได้ เพื่อให้น้ำดื่มสะอาด น้ำจะไหลจากด้านที่มีความเข้มข้นมากขึ้นของเมมเบรน RO ไปยังด้านที่น้อยกว่า น้ำจืดที่ผลิตได้เรียกว่าน้ำบริสุทธิ์ที่ซึมผ่าน น้ำที่มีความเข้มข้นเหลือเรียกว่าน้ำเสียหรือน้ำเกลือ

เมมเบรนแบบกึ่งซึมผ่านได้มีรูพรุนขนาดเล็กที่สามารถปิดกั้นสิ่งปนเปื้อนแต่ปล่อยให้โมเลกุลไหลผ่านได้ ในการออสโมซิส น้ำจะมีความเข้มข้นมากขึ้นเมื่อผ่านเมมเบรนเพื่อให้ได้สมดุลทั้งสองด้าน รีเวอร์สออสโมซิสจะบล็อกสารปนเปื้อนไม่ให้เข้าสู่ด้านที่มีความเข้มข้นน้อยกว่าของเมมเบรน ตัวอย่างเช่น เมื่อแรงดันน้ำเค็มถูกจ่ายออกไปในระหว่างการรีเวอร์สออสโมซิส เกลือจะเหลืออยู่และมีเพียงน้ำสะอาดเท่านั้นที่ไหลผ่าน