В основе метода лежит явление осмоса – самопроизвольного перехода молекул воды через полупроницаемую перегородку (мембрану), обусловленное стремлением воды всегда разбавлять более концентрированный раствор. При равновесии возникает давление, называемое осмотическим. Если со стороны раствора приложить давление, превышающее осмотическое, то перенос растворителя (воды) будет осуществляться в обратном направлении. Таким образом, метод очистки воды с помощью обратного осмоса заключается в прохождении воды под давлением через специальную полупроницаемую мембрану, задерживающую растворенные вещества и пропускающую только молекулы воды. 


Обратноосмотическая мембрана представляет собой тонкую полимерную пленку, нанесенную на инертную подложку, полностью проницаемую для воды. Важнейшим свойством мембраны является способность набухать, т.е. вступать в реакцию с молекулами воды и связываться с ними. Этот процесс называется гидратацией. Другие растворенные в воде вещества не могут вступать в реакцию с материалом мембраны. Когда к набухшей мембране прикладывается давление, молекулы воды начинают просачиваться сквозь мембрану.