При цьому мембрана пропускає розчинник, але з пропускає деякі розчинені у ньому речовини. Гранично малий розмір пір та особлива фізико-хімічна будова мембрани дозволяють проникати крізь неї лише молекул води. Для інших домішок мембрана представляє непереборну перешкоду.

Зворотний осмос використовується в різних технологіях очищення води від домішок, у тому числі для опріснення морської води та очищення питної води для різних цілей з початку 1970-х років.

У системах очищення води зазвичай використовують синтетичні напівпроникні мембрани. Мембрана затримує високомолекулярні забруднювачі, але пропускає низькомолекулярні речовини, наприклад, такі гази як кисень, хлор, вуглекислий газ, які можуть визначати смак води. Тому вода виходить практично дистильована, але зберігає смакові якості джерельної води.

В результаті проходження води через фільтри системи зворотного осмосу вона позбавляється від 99,9% домішок: заліза, аміаку та амонійних солей, нітратів, нітритів, фторидів, сульфатів, хлоридів, бікарбонатів, кальцію, магнію, пов'язаного залишкового хлору, кремнію, натрію залишкового . Крім того, завдяки дії фільтрів зворотного осмосу значно знижується загальна жорсткість води, що призводить до утворення накипу під час кип'ятіння, білого нальоту на посуді та інших предметах. Як відомо з визначення, вода - це речовина, яка не має кольору, смаку та запаху. Вода, пропущена через систему зворотного осмосу, абсолютно позбавлена запаху, чого не може забезпечити жодна інша система водоочищення.

Установки осмосу можуть використовуватися і для підготовки технологічної води, очищеної від розчинених у ній іонів. Система зворотного осмосу широко застосовується у промисловості. А останнім часом великим попитом користуються побутові фільтри зворотного осмосу, що забезпечують високу ступінь фільтрації. Установка осмосу дозволяє скоротити вміст у воді неорганічних елементів до 2%, а також повністю видалити всілякі феноли, гербіциди та пестициди, розмір яких перевищує розмір пори мембрани. Ще однією перевагою очищення води за допомогою установки осмосу є збереження розчиненого у воді кисню.

Основою функціонування установки осмосу є мембранні елементи. Вони можуть мати різні конструкції та виконання. Найчастіше системи зворотного осмосу встановлюють рулонні мембранні елементи. Вони виготовляються з використанням новітніх інноваційних технологій, що дозволяють забезпечити високу якість очищення. Як матеріал для виготовлення мембрани може бути також використаний тонкоплівковий композит або ацетатцелюлоза.

Принцип дії системи зворотного осмосу полягає в тому, що вода під тиском проходить через мембрану, на якій осідають розчинені у воді речовини. Мембрани мають пористу структуру, діаметр пір становить 0,0001 мікрон. Такий розмір є достатнім для того, щоб через них могли вільно проникати молекули води, але недостатнім для проникнення іонів і домішок молекул, що містяться у воді.

Зворотний осмос починає відбуватися за певного рівня тиску, який називається осмотичним. Тобто в цій точці вода починає впливати на мембрану з необхідною силою, що дозволяє молекулам проштовхуватись через пори. Чим вище тиск води, що подається на мембрану, тим вища продуктивність мембрани і краща якість очищення. Робочий тиск для низьконапірного осмосу коливається від 6 до 12 атмосфер, високонапірного осмосу – від 12 до 16 атмосфер. Для очищення морської води потрібний тиск від 40 до 70 атмосфер.

Усередині мембрани вода поділяється на два потоки: пермеат, тобто відфільтрована знесолена вода, концентрат, тобто розсіл. Зовнішній тиск (який має перевищувати осмотичний), впливаючи на концентрат, змушує молекули води рухатися через мембрану у зворотному напрямку, заганяючи їх у пермеат і підвищуючи тим самим рівень рідини. У цьому полягає принцип дії системи зворотного осмосу.

У результаті забруднення залишаються з іншого боку мембрани, звідки вони видаляються шляхом змивання в дренаж.

Для досягнення нормальної продуктивності мембрани на неї повинна надходити вода під тиском 3,5–4 атмосфери. Такий тиск - звичайна справа для більшості муніципальних водопроводів у великих містах. При тиску води менше 2-2,5 атмосфер (у тому числі і при заборі води з ємності без тиску) необхідний насос для підвищення тиску.
Якщо очищена вода споживається нерівномірно, і періодично її витрата може зростати, система очищення зазвичай доповнюється ємністю для зберігання чистої води. Іноді застосовується більш дорогий спосіб - системи оснащуються значно потужнішим насосом і більш продуктивною мембраною.
Фільтруюча здатність системи Зворотного Осмосу є справді унікальною. Жоден з фільтрів, що працюють за іншим принципом – механічної очистки, адсорбції або іонного обміну – не може забезпечити такого ступеня очищення. Дуже важливо розуміти, що навіть найкращі з “простих” побутових фільтрів не видаляють або далеко не повністю видаляють із води пестициди, бактерії, тригалометани та інші канцерогенні хлорорганічні сполуки, а також важкі метали та радіонукліди.