L'osmosi inversa (OI) funciona com un procés de membrana impulsat per pressió amb un rang de separació de 0,1 a 1 nm. En conseqüència, les membranes d'OI presenten capacitats de retenció notables per a bacteris, virus i micropartícules, amb la capacitat de bloquejar ions bivalents i certs univalents. Les tecnologies de OI s'utilitzen principalment per eliminar la sal de l'aigua de sondeig salobre i l'aigua de mar en preparació per a l'aigua potable. En el sector industrial, l'OI facilita la producció d'aigua de procés amb sòlids dissolts totals (STD) molt baixos, per la qual cosa és ideal per al subministrament d'aigua de caldera. Aquesta aigua de procés d'alta qualitat també s'utilitza en la fabricació de productes químics i en les indústries d'aliments i begudes.
El procés d'osmosi inversa implica que la membrana serveixi de barrera física al flux hidràulic durant la filtració i purificació de l'aigua. S'aplica pressió per superar la pressió osmòtica, permetent la penetració selectiva del dissolvent (aigua) i la retenció parcial o total de les substàncies dissoltes restants. L'aigua del producte resultant, coneguda com permeat, és aigua desmineralitzada o desionitzada, mentre que l'aigua concentrada conté substàncies rebutjades, anomenades salmorra.
Els avantatges de l'osmosi inversa inclouen altes taxes de rebuig de sals i ions univalents particulars (superiors al 99%), reducció de color, tanins i terbolesa, suavització de l'aigua dura i capacitats de desinfecció, fins i tot per a virus. És una tecnologia provada amb finalitats de potabilització i de dessalinització.