En la ósmosis normal, el agua tiende a moverse desde una solución menos concentrada hacia una más concentrada a través de una membrana semipermeable, con el objetivo de igualar las concentraciones en ambos lados. La ósmosis inversa, por otro lado, aplica presión al agua para forzarla a fluir en la dirección opuesta, desde una solución más concentrada hacia una menos concentrada, a través de una membrana semipermeable especializada. La membrana de ósmosis inversa tiene poros extremadamente pequeños que casi mayoritariamente solo permiten el paso de moléculas de agua. Esta membrana retiene la mayoría de los contaminantes, como sales, metales pesados, productos químicos, virus y bacterias.

Durante el proceso de ósmosis inversa, se produce una corriente de agua residual que contiene los contaminantes rechazados por la membrana. Esta corriente debe ser tratada como un efluente líquido a nivel de la industria o la plantas potabilizadoras.

La membrana requiere mantenimiento y exige un consumo significativo de energía porque implica superar la presión osmótica natural para forzar el flujo del agua en la dirección opuesta a través de una membrana semipermeable. La presión osmótica es la presión necesaria para detener el flujo neto de agua a través de la membrana y se genera debido a las diferencias de concentración entre las soluciones.

La energía necesaria para crear esta presión adicional se suministra a través de una bomba de alta presión que presuriza el agua antes de que pase a través de la membrana de ósmosis inversa. Esta bomba requiere electricidad para funcionar y generar la presión requerida.