A fordított ozmózis folyamat egy félig áteresztő membránt használ, hogy elválassza a vizet a szennyező anyagoktól. A félpermehető membrán lehetővé teszi a víz áthaladását, de fogalmak (pl. Na+, Ca2+, Cl-) vagy nagyobb molekulák (pl. glükóz, karbamid, baktériumok). A diffúzió és az ozmózis termodinamikailag kedvező, és addig folytatódik, amíg az egyensúly el nem érhető. Az ozmózis lassítható, megállítható, vagy akár visszafordítható, ha elegendő nyomást gyakorolnak a membránra a membrán "koncentrált" oldaláról.
Fordított ozmózis akkor jelentkezik, amikor a víz mozog az egész membrána koncentrációs gradiens ellen, az alacsonyabb koncentrációtól a magasabb koncentrációhoz. Szemléltetésként képzeljen el egy félig kieresztő membránt édesvízzel az egyik oldalon, a másik oldalán koncentrált vizes oldatot. Ha normál ozmózis történik, az édesvíz átkel a membránon, hogy hígítsa a koncentrált oldatot. Fordított ozmózis esetén nyomást gyakorolnak az oldalon a koncentrált oldattal, hogy a vízmolekulákat a membránon keresztül az édesvízi oldalra kényszerítse.
A fordított ozmózishoz használt membránok különböző pórusméretei vannak. Míg egy kis pórusméret jobb munkát végez a szűrésben, tovább tart a víz mozgatása. Ez olyan, mint próbál vizet önteni egy szűrőn keresztül (nagy lyukak vagy pórusok), mint próbál önteni egy papírtörlő (kisebb lyukak). A fordított ozmózis azonban különbözik az egyszerű membránszűréstől, mivel diffúzióval jár, és befolyásolja az áramlási sebesség és a nyomás.
