Осмозата е често срещано явление в природата. Например, ако една краставица се постави в солена вода, тя ще загуби вода и ще се свие. Процесът на навлизане на водни молекули от краставицата в соления воден разтвор е осмоза. Ако воден басейн е разделен на две части с мембрана, през която могат да преминат само водни молекули, и чиста вода и солена вода се излеят от всяка страна на мембраната на еднаква височина, след определен период от време нивото на чистата вода ще намалее, докато нивото на солената вода ще се повиши. Това явление на водни молекули, мигриращи през мембраната в солената вода, се нарича осмоза. Покачването на нивото на солената вода не е безкрайно; тя ще достигне точка на равновесие на определена височина. Налягането, представено от разликата в нивата на течността през мембраната в тази точка, се нарича осмотично налягане. Големината на осмотичното налягане е пряко свързана с концентрацията на солената вода.
След като горното устройство достигне равновесие, ако се приложи определено налягане върху повърхността на страната на солената вода, водните молекули ще мигрират от страната на солената вода към страната на чистата вода. Това явление на течни молекули, мигриращи от разреден разтвор към концентриран разтвор под налягане, се нарича обратна осмоза. Ако се добави саламура към единия край на горе-споменатото устройство и към този край се приложи налягане, превишаващо осмотичното налягане на саламурата, можем да получим чиста вода в другия край. Това е принципът на пречистване на водата с обратна осмоза. Има два ключови фактора в системите за обратна осмоза, произвеждащи чиста вода: селективна мембрана, наречена полу-пропусклива мембрана, и определено налягане.
Просто казано, полу{0}}пропускливата мембрана за обратна осмоза има множество пори, чийто размер е сравним с размера на водните молекули. Тъй като бактериите, вирусите, повечето органични замърсители и хидратираните йони са много по-големи от водните молекули, те не могат да преминат през полу-пропускливата мембрана за обратна осмоза и се отделят от водата, която преминава. Сред многото примеси във водата разтворените соли са най-трудни за отстраняване. Следователно ефектът на пречистване на водата от обратната осмоза често се определя от скоростта на обезсоляване. Скоростта на обезсоляване при обратна осмоза зависи главно от селективността на полу-пропускливата мембрана за обратна осмоза. Високо{8}}селективните мембранни елементи за обратна осмоза могат да постигнат степен на обезсоляване до 99,7%.
